ES2791310T3 - Waste heat boiler system and method for cooling a process gas - Google Patents

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Abstract

Sistema de caldera de calor residual (W) para enfriar un gas (220) de proceso, que comprende: un primer intercambiador (2) de calor de cubierta y tubo para enfriar el gas (220) relativamente caliente hasta el gas (221) relativamente tibio al permitir que el gas fluya a través de los tubos (13) de dicho primer intercambiador (2) de calor, cuyos tubos (13) se extienden a través de un espacio (14) dentro de una cubierta (25) de dicho primer intercambiador (2) de calor; una cámara (3) intermedia para recibir gas, enfriado un gas (221) relativamente tibio, que sale de los tubos (13) del primer intercambiador (2) de calor; y un segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo para enfriar el gas (221) relativamente tibio más abajo a un gas (222) relativamente frío al permitir que el gas fluya desde la cámara (3) intermedia y a través de tubos (13') del segundo intercambiador (4) de calor, cuyos tubos (13') se extienden a través de un espacio (14') dentro de una cubierta (25') de dicho segundo intercambiador (4) de calor, en el que se propociona la cámara (3) intermedia con una salida (6) conectada de forma fluida a un canal (60) de derivación para permitir que una parte del gas (221) relativamente tibio ingrese s dicha cámara (3) intermedia desde los tubos (13) del primer intercambiador (2) de calor para desviar los tubos (13') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo, en el que tanto el canal (60) de derivación y los tubos (13') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo están en conexión fluida con una cámara (10) de mezcla para mezclar juntos el gas (221) relativamente tibio que fluye desde la cámara (3) intermedia en la cámara (10) de mezcla a través del canal (60) de derivación y el gas (222) relativamente frío que sale de los tubos (13') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo.Waste heat boiler system (W) for cooling a process gas (220), comprising: a first shell and tube heat exchanger (2) for cooling the relatively hot gas (220) to the relatively hot gas (221) warm by allowing gas to flow through the tubes (13) of said first heat exchanger (2), the tubes (13) of which extend through a space (14) within a cover (25) of said first heat exchanger (2); an intermediate chamber (3) for receiving gas, cooled a relatively warm gas (221), exiting the tubes (13) of the first heat exchanger (2); and a second shell and tube heat exchanger (4) for cooling the relatively warm gas (221) further down to a relatively cold gas (222) by allowing gas to flow from the intermediate chamber (3) and through tubes ( 13 ') of the second heat exchanger (4), the tubes (13') of which extend through a space (14 ') within a cover (25') of said second heat exchanger (4), in which The intermediate chamber (3) is provided with an outlet (6) fluidly connected to a bypass channel (60) to allow a portion of the relatively warm gas (221) to enter said intermediate chamber (3) from the tubes ( 13) of the first heat exchanger (2) to divert the tubes (13 ') of the second deck and tube heat exchanger (4), in which both the bypass channel (60) and the tubes (13') of the Second shell and tube heat exchanger (4) are in fluid connection with a mixing chamber (10) to mix the relative gas (221) together. warmly flowing from the intermediate chamber (3) into the mixing chamber (10) through the bypass channel (60) and the relatively cold gas (222) coming out of the tubes (13 ') of the second exchanger (4 ) heat cover and tube.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Sistema de caldera de calor residual y método para enfriar un gas de procesoWaste heat boiler system and method for cooling a process gas

La invención se refiere a un sistema de caldera de calor residual para enfriar un gas de proceso.The invention relates to a waste heat boiler system for cooling a process gas.

Los sistemas de caldera de calor residual son conocidos y se utilizan comúnmente para enfriar gas de proceso, por ejemplo, en plantas que producen hidrógeno o gas de síntesis, por ejemplo, para la producción industrial de hidrógeno, producción de metanol, producción de amoníaco, producción de éter de dimetilo, etc. Por lo general, se origina el gas de proceso que se va a enfriar, por ejemplo, de un reformador de vapor, un reformador autotérmico, un reformador regenerativo o una unidad de oxidación parcial. El gas de proceso que pasa a través del sistema de caldera de calor residual generalmente se carga al sistema de caldera de calor residual a una temperatura relativamente alta, por ejemplo, superior a 500°C, generalmente superior a 650°C, comúnmente incluso a 700°C o superior, por ejemplo, a una temperatura entre 700°C y 1000°C. El gas de proceso que pasa a través del sistema de caldera de calor residual generalmente se carga al sistema de caldera de calor residual a una presión relativamente alta, por ejemplo, entre 5 y 60 bar, tal como 10 y 50 bares, como entre 20 y 35 bares.Waste heat boiler systems are known and are commonly used for cooling process gas, for example in plants producing hydrogen or synthesis gas, for example for industrial hydrogen production, methanol production, ammonia production, production of dimethyl ether, etc. Generally, the process gas to be cooled originates from, for example, a steam reformer, an autothermal reformer, a regenerative reformer or a partial oxidation unit. The process gas passing through the waste heat boiler system is generally charged to the waste heat boiler system at a relatively high temperature, for example, higher than 500 ° C, generally higher than 650 ° C, commonly even at 700 ° C or higher, for example, at a temperature between 700 ° C and 1000 ° C. The process gas that passes through the waste heat boiler system is generally charged to the waste heat boiler system at a relatively high pressure, for example, between 5 and 60 bar, such as 10 and 50 bar, such as between 20 and 35 bars.

El medio de enfriamiento utilizado en calderas de calor residual es usualmente agua que se evapora al contacto de una superficie que actúa como límite físico entre dicha agua y dicho gas de proceso. Para las aplicaciones descritas anteriormente, la presión del lado del agua generalmente se presuriza a una presión comprendida entre 10 y 150 bares, más normalmente entre 20 y 120 bares, tal como entre 35 y 70 bares.The cooling medium used in waste heat boilers is usually water that evaporates on contact with a surface that acts as a physical boundary between said water and said process gas. For the applications described above, the water side pressure is generally pressurized to a pressure between 10 and 150 bars, more usually between 20 and 120 bars, such as between 35 and 70 bars.

La diferencia de presión entre el lado del gas de proceso y el lado del agua es superior a 5 bares, generalmente superior a 10 bares e incluso superior a 25 bares en sistemas en los que la calidad del vapor debe ser alta (normalmente para plantas de amoníaco e hidrógeno).The pressure difference between the process gas side and the water side is greater than 5 bar, generally greater than 10 bar and even greater than 25 bar in systems where the quality of the steam must be high (normally for ammonia and hydrogen).

Dicho gas de proceso generalmente se necesita enfriar a una temperatura relativamente baja de 400°C o menos, especialmente una temperatura de menos de 350°C, por ejemplo, para el tratamiento posterior del gas, por ejemplo, tratamiento catalítico, especialmente tratamiento de desplazamiento de gas de agua, separación por membranas, por depurado o por adsorción por cambio de presión. Por ejemplo, para facilitar la operación segura y adecuada de las unidades en dirección descendente adecuadas para dicho tratamiento posterior del gas, los sistemas de caldera de calor residual conocidos generalmente están dispuestos para controlar la temperatura del gas relativamente frío que sale por dicho sistema de caldera de calor residual conocido, de tal manera que dicho gas de salida puede ser de una temperatura predeterminada y/o estar en un rango de temperatura predeterminado.Such process gas generally needs to be cooled to a relatively low temperature of 400 ° C or less, especially a temperature of less than 350 ° C, for example, for post-treatment of the gas, for example, catalytic treatment, especially displacement treatment gas from water, membrane separation, scrubbing or pressure change adsorption. For example, to facilitate the safe and proper operation of downstream units suitable for said after-treatment of the gas, known waste heat boiler systems are generally arranged to control the temperature of the relatively cold gas leaving said boiler system. known residual heat, such that said outlet gas can be of a predetermined temperature and / or be in a predetermined temperature range.

Por ejemplo, se conoce un sistema de caldera de calor residual que comprende un intercambiador de calor de cubierta y tubo para enfriar el gas de proceso relativamente caliente que tiene una temperatura entre 500°C y 1.000°C hasta un gas relativamente frío que tiene una temperatura menor de 350°C al permitir que el gas de proceso fluya a través de los tubos de dicho intercambiador de calor de cubierta y tubo, que se extienden a través de un espacio dentro de una cubierta de dicho intercambiador de calor de cubierta y tubo, a través del cual se carga agua espacial para enfriar dicho gas. La experiencia práctica ha demostrado que puede ser casi imposible controlar la temperatura de la salida de gas relativamente frío por el intercambiador de calor de cubierta y tubo. A este respecto, dicho sistema conocido de caldera de calor residual a menudo comprende un canal de derivación para permitir que una porción del gas relativamente caliente evite el intercambiador de calor, véanse, por ejemplo, las publicaciones EP 1498678, EP 2312 252, US 4993367 y US 2007/0 125317, cada una de las cuales divulga un canal de derivación central que se extiende a través de un centro del intercambiador de calor de cubierta y tubo. Dichos sistemas de caldera de calor residual conocidos comprenden además una cámara de mezcla para mezclar dicha pequeña cantidad de gas de proceso relativamente caliente derivado con el gas de proceso enfriado que sale del intercambiador de calor. Para controlar la temperatura del gas mezclado, relativamente frío, que se alimenta desde el sistema de caldera de calor residual a una unidad en dirección descendente para el tratamiento de gas, dicho sistema conocido de caldera de calor residual comprende adicionalmente un sistema de control que tiene una válvula de control para controlar la cantidad de gas de proceso relativamente caliente derivado.For example, a waste heat boiler system is known comprising a shell and tube heat exchanger for cooling relatively hot process gas having a temperature between 500 ° C and 1,000 ° C to a relatively cold gas having a temperature temperature less than 350 ° C by allowing process gas to flow through tubes of said shell and tube heat exchanger, which extend through a space within a shell of said shell and tube heat exchanger , through which space water is charged to cool said gas. Practical experience has shown that it can be nearly impossible to control the temperature of the relatively cold gas outlet through the shell and tube heat exchanger. In this regard, said known waste heat boiler system often comprises a bypass channel to allow a portion of the relatively hot gas to bypass the heat exchanger, see, for example, publications EP 1498678, EP 2312 252, US 4993367 and US 2007/0 125317, each of which discloses a central bypass channel extending through a center of the shell and tube heat exchanger. Said known waste heat boiler systems further comprise a mixing chamber for mixing said small amount of derived relatively hot process gas with the cooled process gas exiting the heat exchanger. To control the temperature of the relatively cold mixed gas which is fed from the waste heat boiler system to a downstream unit for gas treatment, said known waste heat boiler system further comprises a control system having a control valve to control the amount of by-pass relatively hot process gas.

Sin embargo, un problema asociado con un sistema de caldera de calor residual de este tipo de la técnica anterior es que sufre problemas de corrosión debido a la mezcla de gas derivado relativamente caliente con gas de proceso enfriado, que, como se mencionó anteriormente, se lleva a cabo por el bien aras del control de la temperatura de salida. La temperatura del gas derivado caliente generalmente está en el rango de 500°C - 1000°C, en cuyas temperaturas se producen polvo de metal o corrosión por carburación con relativa facilidad. Como consecuencia, el intercambiador de calor residual de la técnica anterior, especialmente su cámara de mezcla, su válvula de control, sus medios de control para controlar su válvula de control u otros componentes del sistema de caldera de calor residual, especialmente componentes ubicados en o cerca del lugar en el que se produce la mezcla, puede ser relativamente propenso a la corrosión. Esto puede, por ejemplo, provocar el atasco de la válvula de control. Como resultado de la corrosión relativamente severa, especialmente el polvo de metal, los sistemas de caldera de calor residual de la técnica anterior son relativamente portátiles y/o incluso pueden ser o volverse poco confiables.However, a problem associated with such a prior art waste heat boiler system is that it suffers from corrosion problems due to mixing of relatively hot bypass gas with cooled process gas, which, as mentioned above, is performed for the sake of outlet temperature control. The temperature of the hot bypass gas is generally in the range of 500 ° C - 1000 ° C, at which temperatures metal dust or carburization corrosion occurs relatively easily. As a consequence, the prior art waste heat exchanger, especially its mixing chamber, its control valve, its control means for controlling its control valve, or other components of the waste heat boiler system, especially components located in or close to where mixing occurs, it can be relatively prone to corrosion. This can, for example, cause the control valve to jam. As a result of relatively severe corrosion, especially metal dust, prior art waste heat boiler systems are relatively portable and / or may or may even become unreliable.

A partir de la patente de los Estados Unidos 1,132,778, cuya solicitud se presentó el 11 de julio de 1910, se conoce una caldera y horno de vapor que estaba destinado, en aquellos días, a la producción eficiente de vapor o al calentamiento del agua mediante la utilización de las superficies de calentamiento en toda su extensión de la cubierta de caldera y los conductos y la absorción de todo el calor disponible de los productos de combustión. En operación normal de la caldera y el horno, los productos calentados de la combustión pasan de un fogón a través de los conductos superiores, que se extienden a través de la cubierta de la caldera, hacia una cámara de conductos. Desde dicha cámara, los productos de combustión pasan a través de los conductos inferiores, que se extienden a través de una porción inferior de dicha cubierta de caldera, y luego a través de un conducto debajo de la parte inferior de dicha cubierta de caldera hacia una chimenea o el llamado conducto de escape cuyos productos de la combustión se descartan. Para facilitar el inicio de un incendio en el horno, se puede abrir una válvula, estableciendo de esta manera un calado directo entre la cámara de conductos y la chimenea. Los productos de combustión pasarán desde los conductos superiores a través de la cámara de conductos y una tubería, que está provista con dicha válvula y conecta la cámara de conductos con la chimenea, en dicha chimenea sin regresar a través de los conductos inferiores. Cuando el fuego comienza bien, la válvula se cierra y los productos de la combustión pasan sinuosamente de un lado a otro a través y debajo de la cubierta de la caldera, impartiendo su calor primero a las porciones más calientes, luego al enfriador y finalmente a las porciones más frías del agua contenida en la caldera.From the patent of the United States 1,132,778, whose application was filed on July 11, 1910, a steam boiler and furnace is known that was destined, in those days, to the efficient production of steam or to the heating the water by utilizing the full length heating surfaces of the boiler shell and ducts and absorbing all available heat from the combustion products. In normal boiler and furnace operation, heated products of combustion pass from a hearth through upper ducts, which extend through the boiler shell, into a duct chamber. From said chamber, the combustion products pass through the lower ducts, which extend through a lower portion of said boiler cover, and then through a conduit under the lower part of said boiler cover into a chimney or so-called exhaust duct whose combustion products are discarded. To facilitate the starting of a furnace fire, a valve can be opened, thereby establishing a direct draft between the duct chamber and the chimney. Combustion products will pass from the upper ducts through the duct chamber and a pipe, which is provided with said valve and connects the duct chamber with the chimney, into said chimney without returning through the lower ducts. When the fire starts well, the valve closes and the products of combustion winding back and forth through and under the boiler cover, imparting their heat first to the hottest portions, then to the cooler, and finally to the the coldest portions of the water contained in the boiler.

Es un objeto de la invención proporcionar un sistema alternativo de caldera de calor residual. En particular, puede ser un objeto de la invención proporcionar un sistema de caldera de calor residual en el que se contrarreste al menos una de las desventajas del sistema de caldera de calor residual de la técnica anterior. Más en particular, la invención puede tener como objetivo proporcionar un sistema de caldera de calor residual, especialmente un sistema de caldera de calor residual que comprende un intercambiador de calor de cubierta y tubo, en el que se contrarresta al menos una de las desventajas mencionadas anteriormente. En realizaciones, la invención tiene como objetivo proporcionar un sistema de caldera de calor residual para enfriar un gas relativamente caliente, por ejemplo, 500°C - 1.000°C o 700°C - 1.000°C hasta un gas relativamente frío, en el que, por un lado, la temperatura del gas de salida relativamente frío, por ejemplo, 400°C, preferentemente 350°C o menos, puede controlarse relativamente bien, y en el que, por otro lado, el sistema de caldera de calor residual es relativamente resistente al desgaste, por ejemplo, relativamente insusceptible a la formación de polvo metálico.It is an object of the invention to provide an alternative waste heat boiler system. In particular, it may be an object of the invention to provide a waste heat boiler system in which at least one of the disadvantages of the prior art waste heat boiler system is counteracted. More particularly, the invention may aim to provide a waste heat boiler system, especially a waste heat boiler system comprising a shell and tube heat exchanger, in which at least one of the aforementioned disadvantages is counteracted previously. In embodiments, the invention aims to provide a waste heat boiler system for cooling a relatively hot gas, for example, 500 ° C - 1,000 ° C or 700 ° C - 1,000 ° C to a relatively cold gas, in which on the one hand, the temperature of the relatively cold outlet gas, for example 400 ° C, preferably 350 ° C or less, can be controlled relatively well, and in which, on the other hand, the waste heat boiler system is relatively resistant to wear, for example relatively insensitive to metal dusting.

Además, la presente divulgación proporciona un sistema de caldera de calor residual para enfriar un gas de proceso, que comprende un primer intercambiador de calor de cubierta y tubo para enfriar el gas relativamente caliente hasta gas relativamente tibio al permitir que el gas fluya a través de tubos de dicho primer intercambiador de calor, cuyos tubos se extienden a través de un espacio dentro de una cubierta de dicho primer intercambiador de calor, dicho sistema de caldera de calor residual también comprende una cámara intermedia para recibir gas, enfriado a gas relativamente tibio, que sale de los tubos del primer intercambiador de calor, dicho sistema de caldera de calor residual comprende adicionalmente un segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo para enfriar el gas relativamente tibio hasta un gas relativamente frío al permitir que el gas fluya desde la cámara intermedia y a través de tubos del segundo intercambiador de calor, cuyos tubos se extienden a través de un espacio dentro de una cubierta de dicho segundo intercambiador de calor, en el que se proporciona la cámara intermedia con una salida conectada de forma fluida a un canal de derivación para permitir que una parte del gas relativamente tibio ingrese en dicha cámara intermedia desde los tubos del primer intercambiador de calor para desviar los tubos del segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo, en el que el canal de derivación y los tubos del segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo están en conexión fluida con una cámara de mezcla para mezclar juntos el gas relativamente tibio que fluye desde la cámara intermedia en la cámara de mezcla a través del canal de derivación y gas relativamente frío que sale de los tubos del segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo.In addition, the present disclosure provides a waste heat boiler system for cooling a process gas, comprising a first shell and tube heat exchanger for cooling relatively hot gas to relatively warm gas by allowing gas to flow through tubes of said first heat exchanger, the tubes of which extend through a space within a shell of said first heat exchanger, said waste heat boiler system also comprises an intermediate chamber for receiving gas, cooled to relatively warm gas, exiting the tubes of the first heat exchanger, said waste heat boiler system further comprises a second shell and tube heat exchanger to cool the relatively warm gas to a relatively cold gas by allowing gas to flow from the intermediate chamber and through tubes of the second heat exchanger, the tubes of which extend through an es space within a shell of said second heat exchanger, wherein the intermediate chamber is provided with an outlet fluidly connected to a bypass channel to allow a portion of the relatively warm gas to enter said intermediate chamber from the tubes of the first heat exchanger for diverting the tubes of the second shell and tube heat exchanger, wherein the bypass channel and tubes of the second shell and tube heat exchanger are in fluid connection with a mixing chamber to mix together the Relatively warm gas flowing from the intermediate chamber into the mixing chamber through the bypass channel and relatively cool gas exiting the tubes of the second shell and tube heat exchanger.

Al utilizar al menos dos intercambiadores de calor para enfriar el gas relativamente caliente, por ejemplo, de 500°C -1.000°C, hasta un gas relativamente frío, por ejemplo, de 350°C o menos, de forma gradual, y al extraer una porción del gas semienfriado hasta un gas relativamente tibio, por ejemplo, de 350°C - 500°C, y dejar que dicha porción desvíe el segundo intercambiador de calor, el sistema de caldera de calor residual puede mezclar gas relativamente frío, por ejemplo, de 350°C o menos, con gas preenfriado, todavía relativamente tibio, por ejemplo de 350°C a 500°C. Por lo tanto, el sistema de caldera de calor residual puede mezclar dos gases de temperatura relativamente suave, cada uno tiene una temperatura relativamente suave, por ejemplo, cada uno con una temperatura inferior a 500°C. De acuerdo con lo anterior, se puede proporcionar un sistema que utilice exclusivamente corrientes de gas de proceso a temperaturas relativamente suaves, por ejemplo, a 500°C o menos, para el control de la temperatura del gas de salida. Por lo tanto, se puede facilitar que la cámara de mezcla del sistema de caldera de calor residual no reciba ningún gas que tenga una temperatura relativamente alta, por ejemplo, por encima de 500°C. Como resultado, la cámara de mezcla puede ser menos propensa a la formación de polvo metálico y menos propensa a fallas en la cámara de mezcla, como resultado de lo cual el sistema de caldera de calor residual puede ser relativamente resistente al desgaste y/o relativamente confiable.By using at least two heat exchangers to cool relatively hot gas, for example 500 ° C -1,000 ° C, to a relatively cold gas, for example 350 ° C or less, gradually, and by extracting a portion of the semi-cooled gas to a relatively warm gas, for example 350 ° C - 500 ° C, and letting said portion bypass the second heat exchanger, the waste heat boiler system can mix relatively cold gas, for example , 350 ° C or less, with precooled gas, still relatively warm, for example 350 ° C to 500 ° C. Therefore, the waste heat boiler system can mix two relatively mild temperature gases, each having a relatively mild temperature, for example, each having a temperature below 500 ° C. Accordingly, a system can be provided that exclusively uses process gas streams at relatively mild temperatures, eg, 500 ° C or less, for outlet gas temperature control. Therefore, the mixing chamber of the waste heat boiler system can be facilitated not to receive any gas having a relatively high temperature, for example, above 500 ° C. As a result, the mixing chamber may be less prone to metal dusting and less prone to failure in the mixing chamber, as a result of which the waste heat boiler system may be relatively wear resistant and / or relatively trustworthy.

Ventajosamente, el canal de derivación puede estar provisto de una válvula de control para controlar el flujo de gas relativamente caliente al desviar los tubos del segundo intercambiador de calor. Por lo tanto, el flujo de gas relativamente tibio, por ejemplo, de 350°C - 500°C, cargado a la cámara de mezcla se puede controlar con el fin de controlar la temperatura de salida del gas mezclado que sale de la cámara de mezcla. Al proporcionar la válvula de control en el canal de derivación, se puede contrarrestar que la válvula de control se someta a un gas relativamente caliente. Como resultado, se puede contrarrestar la falla de la válvula de control, por ejemplo, debido al polvo metálico de la válvula y/o al polvo metálico de los medios de control de la válvula para controlar dicha válvula. Advantageously, the bypass channel can be provided with a control valve to control the flow of relatively hot gas by diverting the tubes of the second heat exchanger. Therefore, the relatively warm gas flow, eg 350 ° C - 500 ° C, charged to the mixing chamber can be controlled in order to control the outlet temperature of the mixed gas leaving the mixing chamber. mixture. By providing the control valve in the bypass channel, one can counteract the control valve being subjected to relatively hot gas. As a result, failure of the control valve can be counteracted, for example due to metal dust on the valve and / or metal dust from the valve control means for controlling the valve.

El sistema de caldera de calor residual de la invención, por lo tanto, se puede proteger relativamente bien, de una manera relativamente elegante, de fallas de la válvula de control y/o fallas de la cámara de mezcla debido a la corrosión por carburación o polvo de metal que se sabe que afecta a los canales de derivación relativamente calientes y cámaras de mezcla de sistemas convencionales de calderas de calor residual.The waste heat boiler system of the invention can therefore be relatively well protected, in a relatively elegant manner, from control valve failures and / or mixing chamber failures due to carburization or corrosion. Metal dust known to affect the relatively hot bypass channels and mixing chambers of conventional waste heat boiler systems.

Ventajosamente, la invención proporciona un sistema intercambiador de calor que se puede optimizar en términos de área de transferencia de calor al realizar el enfriamiento requerido del gas de proceso en dos etapas, es decir, en dos o más cubiertas en serie. Ambos pueden ser optimizados para niveles de temperatura específicos. Por lo tanto, permite la optimización de la superficie de transferencia de calor total mediante la utilización de diferentes diámetros y longitudes de tubo en cada compartimento, reduciendo de esta manera la superficie total requerida y, por lo tanto, reduciendo la cantidad de acero.Advantageously, the invention provides a heat exchanger system that can be optimized in terms of heat transfer area by performing the required cooling of the process gas in two stages, that is, in two or more shells in series. Both can be optimized for specific temperature levels. Thus, it allows the optimization of the total heat transfer surface by using different diameters and lengths of tube in each compartment, thereby reducing the total surface area required and therefore reducing the amount of steel.

En realizaciones del sistema de la presente invención, al menos una porción del extremo distal del canal de derivación de gas tibio previamente enfriado del sistema de caldera de calor residual se forma por un manguito que se extiende hacia el interior de la cámara de mezcla, en el que una superficie de pared interna de la cámara de mezcla se separa de una superficie de pared externa de dicho manguito. Como resultado, el gas relativamente tibio que fluye a través de dicho manguito puede, por ejemplo, dispersar parte de su calor, a través de la pared de dicho manguito, a gas que tiene una temperatura más baja, cuyo gas se ubica entre la superficie de la pared exterior de dicho manguito y la superficie de pared interna de la cámara de mezcla, por ejemplo, el gas relativamente frío que entra en la cámara de mezcla y/o el gas ya mezclado en la cámara de mezcla. En consecuencia, el gas relativamente tibio se puede enfriar previamente aún más antes de que pueda entrar en contacto con la pared interna de la cámara de mezcla. Adicional o alternativamente, el manguito puede dirigir el gas relativamente tibio en una determinada dirección hacia la cámara de mezcla, por ejemplo, en una dirección sustancialmente coaxial a una dirección longitudinal de la cámara de mezcla, lo que puede contrarrestar que el gas relativamente caliente se puede mezclar con el gas relativamente frío al menos hasta cierto punto antes de que pueda entrar en contacto con la pared interna de la cámara de mezcla. Por lo tanto, se puede contrarrestar incluso adicionalmente el polvo metálico de una cámara de mezcla de gas.In embodiments of the system of the present invention, at least a portion of the distal end of the pre-cooled warm gas bypass channel of the waste heat boiler system is formed by a sleeve extending into the mixing chamber, at wherein an inner wall surface of the mixing chamber is separated from an outer wall surface of said sleeve. As a result, the relatively warm gas flowing through said sleeve can, for example, disperse part of its heat, through the wall of said sleeve, to gas having a lower temperature, the gas of which is located between the surface from the outer wall of said sleeve and the inner wall surface of the mixing chamber, for example, the relatively cold gas entering the mixing chamber and / or the gas already mixed in the mixing chamber. Consequently, the relatively warm gas can be further precooled before it can come into contact with the inner wall of the mixing chamber. Additionally or alternatively, the sleeve can direct the relatively warm gas in a certain direction towards the mixing chamber, for example, in a direction substantially coaxial to a longitudinal direction of the mixing chamber, which can counteract the relatively hot gas from becoming it can mix with the relatively cold gas at least to some extent before it can come into contact with the inner wall of the mixing chamber. Therefore, metal dust in a gas mixing chamber can be counteracted even further.

Por ejemplo, la cámara de mezcla puede tener un diseño sustancialmente alargado, y el manguito o la porción extrema del mismo que se extiende dentro de dicha cámara de mezcla, se puede extender sustancialmente coaxialmente con dicha cámara de mezcla.For example, the mixing chamber may have a substantially elongated design, and the sleeve or the end portion thereof which extends into said mixing chamber may extend substantially coaxially with said mixing chamber.

Ventajosamente, la cámara de mezcla puede estar provista además de una entrada que está conectada de forma fluida al segundo intercambiador de calor, en el que dicha entrada está situada sustancialmente lateralmente al lado del manguito, de modo que durante el uso del sistema de caldera de calor residual al menos una porción, y preferentemente sustancialmente todo, del gas relativamente frío que sale de los tubos del segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo ingresa en la cámara de mezcla en una ubicación sustancialmente lateralmente al lado de dicho manguito. Como resultado, una parte relativamente grande del gas que está presente en el exterior del manguito se puede formar mediante un gas relativamente frío cargado desde el segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo a la cámara de mezcla, en lugar de estar formado por gas mezclado cuya temperatura es menor a la temperatura del gas relativamente tibio. Además, la introducción de al menos una parte del gas relativamente frío que proviene del segundo intercambiador de calor en un espacio entre la superficie de la pared interna de la cámara de mezcla y la superficie de pared externa del manguito que se extiende hacia la cámara de mezcla puede facilitar que el gas en dicho espacio, cuyo gas se puede tibiar por el gas que fluye a través del manguito, se renovará y/o puede contrarrestar que el gas tibio permanecerá en dicho espacio.Advantageously, the mixing chamber can be further provided with an inlet which is fluidly connected to the second heat exchanger, wherein said inlet is located substantially laterally to the side of the sleeve, so that during use of the boiler system of residual heat at least a portion, and preferably substantially all, of the relatively cold gas exiting the tubes of the second shell and tube heat exchanger enters the mixing chamber at a location substantially laterally to the side of said sleeve. As a result, a relatively large part of the gas that is present on the outside of the sleeve can be formed by a relatively cold gas charged from the second shell and tube heat exchanger to the mixing chamber, instead of being formed by mixed gas. whose temperature is lower than the temperature of the relatively warm gas. Furthermore, the introduction of at least a part of the relatively cold gas coming from the second heat exchanger into a space between the inner wall surface of the mixing chamber and the outer wall surface of the sleeve that extends into the mixing chamber. Mixing can facilitate that the gas in said space, which gas can be warmed by the gas flowing through the sleeve, will be renewed and / or can counteract the warm gas remaining in said space.

Ventajosamente, dicho manguito que se extiende hacia el interior de la cámara de mezcla, o al menos una parte del mismo, especialmente una porción de extremo distal que se extiende hacia el interior de la cámara de mezcla, se puede montar de manera reemplazable en la cámara de mezcla. Por lo tanto, el reemplazo de dicho manguito, que puede desgastar más rápido que la pared interior de la cámara de mezcla, se puede quitar con relativa facilidad, por ejemplo, sin necesidad de quitar la totalidad o una parte relativamente grande de la cámara de mezcla, por ejemplo, para inspeccionar, mantener, o reemplazar dicho manguito o parte del mismo.Advantageously, said sleeve extending into the mixing chamber, or at least a part thereof, especially a distal end portion which extends into the interior of the mixing chamber, can be replaceably mounted on the mixing chamber. Therefore, the replacement of such a sleeve, which can wear out faster than the inner wall of the mixing chamber, can be removed relatively easily, for example, without the need to remove all or a relatively large part of the mixing chamber. mixing, for example, to inspect, maintain, or replace said sleeve or part thereof.

En las realizaciones, el primer intercambiador de calor de cubierta y tubo, la cámara intermedia y el segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo se pueden ubicar en un cuerpo principal del sistema de caldera de calor residual, especialmente un cuerpo principal en forma de recipiente, mientras que la cámara de mezcla luego se puede ubicar fuera de dicho cuerpo principal. Al ubicar la cámara de mezcla fuera del cuerpo principal del sistema de caldera de calor residual, dicha cámara de mezcla, o una o más partes de la misma o asociadas con ella, como por ejemplo un manguito que se extiende hacia el interior de la cámara de mezcla, se puede inspeccionar, reemplazar, mantener, limpiar o restaurar con relativa facilidad.In embodiments, the first shell and tube heat exchanger, the intermediate chamber, and the second shell and tube heat exchanger can be located in a main body of the waste heat boiler system, especially a container-shaped main body. , while the mixing chamber can then be located outside said main body. By locating the mixing chamber outside the main body of the waste heat boiler system, said mixing chamber, or one or more parts thereof or associated with it, such as a sleeve extending into the chamber mix, it can be inspected, replaced, maintained, cleaned or restored with relative ease.

Se observa que la ubicación de la cámara de mezcla fuera del cuerpo principal de la caldera de calor residual también puede permitir una mezcla mejorada del gas de proceso en un volumen compacto, mientras se evita un estrés mecánico excesivo por una distribución de flujo mejorada. La ubicación de la cámara de mezcla fuera del cuerpo principal puede permitir la prevención de polvo de metal en el sistema de caldera de calor residual. It is noted that the location of the mixing chamber outside the main body of the waste heat boiler can also allow improved mixing of the process gas into a compact volume, while avoiding excessive mechanical stress by improved flow distribution. The location of the mixing chamber outside the main body can allow the prevention of metal dust in the waste heat boiler system.

Adicional o alternativamente, la cámara de mezcla, o al menos su pared exterior, que puede estar formada al menos en parte por un cuerpo similar a un recipiente, se puede montar reemplazable en el sistema de caldera de calor residual, por ejemplo, para facilitar el mantenimiento de la misma.Additionally or alternatively, the mixing chamber, or at least its outer wall, which may be formed at least in part of a container-like body, may be replaceably mounted in the waste heat boiler system, for example, to facilitate maintaining it.

Al disponer que el canal de derivación sea un canal externo, por ejemplo, una tubería externa, ubicada fuera de la cubierta del segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo, y especialmente al ubicar dicho canal externo sustancialmente completamente fuera del cuerpo principal de la caldera de calor residual, el canal de derivación puede ser accesible relativamente bien, lo que puede facilitar que, por ejemplo, se pueda inspeccionar, mantener, limpiar, reemplazar o restaurar de una manera relativamente fácil.By arranging that the bypass channel is an external channel, for example an external pipe, located outside the shell of the second shell and tube heat exchanger, and especially by locating said external channel substantially completely outside the main body of the boiler of waste heat, the bypass channel can be relatively well accessible, which can facilitate that, for example, it can be inspected, maintained, cleaned, replaced or restored relatively easily.

El canal de derivación externo ubicado fuera del cuerpo principal de la caldera de calor residual puede facilitar que el diseño sea más simple y/o que el diámetro de la cubierta sea más pequeño que en el caso de un canal de derivación convencional que se extiende a través de un intercambiador de calor y en paralelo a los tubos del intercambiador de calor. Adicionalmente, proporcionar el canal de derivación fuera del cuerpo principal puede reducir las diferencias entre la expansión de los tubos y la expansión de la cubierta, que son proporcionales a la longitud del intercambiador de calor de tubo y cubierta. Por lo tanto, se pueden contrarrestar las fallas de la lámina del tubo debido a la tensión mecánica provocada por la expansión diferencial.The external bypass channel located outside the main body of the waste heat boiler can facilitate the design to be simpler and / or the diameter of the cover to be smaller than in the case of a conventional bypass channel extending to through a heat exchanger and in parallel to the heat exchanger tubes. Additionally, providing the bypass channel outside the main body can reduce the differences between the expansion of the tubes and the expansion of the cover, which are proportional to the length of the tube and cover heat exchanger. Therefore, tube sheet failures due to mechanical stress caused by differential expansion can be counteracted.

Sin embargo, en realizaciones alternativas, el canal de derivación puede ser un canal interno que se extiende al menos parcialmente a través del espacio dentro de la cubierta del segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo, por ejemplo, para facilitar un diseño relativamente compacto del sistema de caldera de calor residual. En tal caso, el canal de derivación interno se puede proporcionar con una válvula de derivación interna.However, in alternative embodiments, the bypass channel may be an internal channel that extends at least partially through the space within the shell of the second shell and tube heat exchanger, for example, to facilitate a relatively compact design of the tube. waste heat boiler system. In such a case, the internal bypass channel can be provided with an internal bypass valve.

Más aún, la divulgación se refiere a un método para enfriar un gas de proceso. Dicho método comprende una etapa de proporcionar un gas de proceso relativamente caliente, y una etapa de enfriar dicho gas de proceso relativamente caliente hasta gas relativamente tibio por medio de un primer intercambiador de calor, preferentemente un intercambiador de calor de cubierta y tubo. El método comprende adicionalmente una etapa de enfriar una primera porción de dicho gas relativamente tibio más abajo, es decir, enfriarlo a gas relativamente frío, por medio de un segundo intercambiador de calor, preferentemente un segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo. Adicionalmente, el método comprende las etapas de desviar una segunda porción del gas relativamente caliente a lo largo de dicho segundo intercambiador de calor; y mezclar dicho gas relativamente frío y dicha porción desviada del gas relativamente tibio en un gas mezclado. Ventajosamente, el método también puede comprender una etapa de ajustar el flujo de la segunda porción desviada del gas relativamente caliente para controlar la temperatura del gas mezclado, preferentemente para obtener un gas mezclado de una temperatura sustancialmente predeterminada, por ejemplo, una temperatura predeterminada correspondiente a una temperatura de entrada deseada de una unidad de tratamiento de gas en dirección descendente.Furthermore, the disclosure relates to a method for cooling a process gas. Said method comprises a step of providing a relatively hot process gas, and a step of cooling said relatively hot process gas to relatively warm gas by means of a first heat exchanger, preferably a shell and tube heat exchanger. The method further comprises a step of cooling a first portion of said relatively warm gas further down, that is, cooling it to relatively cold gas, by means of a second heat exchanger, preferably a second shell and tube heat exchanger. Additionally, the method comprises the steps of diverting a second portion of the relatively hot gas along said second heat exchanger; and mixing said relatively cold gas and said diverted portion of the relatively warm gas into a mixed gas. Advantageously, the method may also comprise a step of adjusting the flow of the second diverted portion of the relatively hot gas to control the temperature of the mixed gas, preferably to obtain a mixed gas of a substantially predetermined temperature, for example, a predetermined temperature corresponding to a desired inlet temperature of a downstream gas handling unit.

Las realizaciones ventajosas de acuerdo con la invención se describen en las reivindicaciones adjuntas.Advantageous embodiments according to the invention are described in the appended claims.

A modo de ejemplo no limitante solamente, las realizaciones de la presente invención se describirán ahora con referencia a las figuras acompañantes en las que:By way of non-limiting example only, embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying figures in which:

La Figura 1 muestra una vista en sección transversal esquemática de una realización de un sistema de caldera de calor residual de acuerdo con un aspecto de la invención; yFigure 1 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of a waste heat boiler system in accordance with one aspect of the invention; Y

La Figura 2 muestra una vista esquemática en sección transversal de un ejemplo de una cámara de mezcla ventajosa que no está de acuerdo con un aspecto de la invención.Figure 2 shows a schematic cross-sectional view of an example of an advantageous mixing chamber not in accordance with one aspect of the invention.

Se observa que las figuras muestran realizaciones meramente preferidas de acuerdo con la invención, y que las figuras se proporcionan solo a modo de ejemplos y se deben entender como tales. En las figuras, los signos o números de referencia iguales o similares se refieren a partes iguales o correspondientes.It is noted that the figures show merely preferred embodiments in accordance with the invention, and that the figures are provided by way of examples only and are to be understood as such. In the figures, the same or similar reference signs or numerals refer to the same or corresponding parts.

La Figura 1 muestra una vista esquemática en sección transversal de una realización de un sistema de caldera de calor residual W de acuerdo con un aspecto de la invención.Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of a waste heat boiler system W according to one aspect of the invention.

El sistema de caldera de calor residual W de acuerdo con la invención se puede disponer para utilizarse para enfriar el gas 220 de proceso, por ejemplo, en una planta que produce hidrógeno o gas de síntesis, por ejemplo, para la producción industrial de hidrógeno, producción de metanol, producción de amoníaco, producción de éter de dimetilo, etc. Se observa que el gas 220 de proceso relativamente caliente a ser enfriado por el sistema de caldera de calor residual W, cuyo gas durante el uso que pasa a través del sistema de caldera de calor residual W, se puede originar, por ejemplo, de un reformador de vapor, un reformador autotérmico, un reformador regenerativo, o una unidad de oxidación parcial.The waste heat boiler system W according to the invention can be arranged to be used to cool the process gas 220, for example in a plant producing hydrogen or synthesis gas, for example for the industrial production of hydrogen, methanol production, ammonia production, dimethyl ether production, etc. It is noted that the relatively hot process gas 220 to be cooled by the waste heat boiler system W, which gas during use passing through the waste heat boiler system W, can originate, for example, from a steam reformer, an autothermal reformer, a regenerative reformer, or a partial oxidation unit.

Por ejemplo, el gas 220 relativamente caliente a enfriar por el sistema de caldera de calor residual W puede estar inicialmente a una temperatura de al menos 500°C, preferentemente al menos 650°C, especialmente al menos 700°C. Adicionalmente o alternativamente, la temperatura de dicho gas relativamente caliente puede ser como máximo 1.200°C, preferentemente como máximo 1.100°C, tal como máximo 1.000°C. For example, the relatively hot gas 220 to be cooled by the waste heat boiler system W may initially be at a temperature of at least 500 ° C, preferably at least 650 ° C, especially at least 700 ° C. Additionally or alternatively, the temperature of said relatively hot gas may be at most 1,200 ° C, preferably at most 1,100 ° C, such as at most 1,000 ° C.

Durante el uso, el sistema de caldera de calor residual W puede enfriar el gas a enfriar a una temperatura inferior a 350°C, por ejemplo, para el tratamiento de gas en una ubicación en dirección descendente del sistema de caldera de calor residual W. Dicho tratamiento de gas, puede, por ejemplo, ser o comprender un tratamiento catalítico tal como tratamiento de desplazamiento de gas de agua o separación por membranas, por depurado o por adsorción por cambio de presión. Se observa que la temperatura del gas 223 procedente de la caldera de calor residual W puede ser, por ejemplo, crítica para el funcionamiento seguro y adecuado de una unidad en dirección descendente respectiva y/o para la generación controlada de vapor. Por ejemplo, por lo tanto, se puede desear controlar la temperatura del gas de salida relativamente bien.During use, the waste heat boiler system W can cool the gas to be cooled to a temperature lower than 350 ° C, for example, for gas treatment in a location downstream of the waste heat boiler system W. Said gas treatment can, for example, be or comprise a catalytic treatment such as water gas displacement treatment or membrane separation, by scrubbing or by pressure change adsorption. It is noted that the temperature of the gas 223 from the waste heat boiler W can be, for example, critical for the safe and proper operation of a respective downstream unit and / or for the controlled generation of steam. For example, therefore, it may be desired to control the outlet gas temperature relatively well.

Como se puede ver en la Figura 1, el presente sistema de caldera de calor residual W para enfriar un gas de proceso comprende un primer intercambiador 2 de calor del tipo de cubierta y tubo. Dicho primer intercambiador 2 de calor de cubierta y tubo es para enfriar gas 220 relativamente caliente hasta gas 221 relativamente tibio permitiendo que el gas fluya a través de los tubos 13 de dicho primer intercambiador 2 de calor, en el que dichos tubos 13 se extienden a través de un espacio 14 dentro de una cubierta 25 de dicho primer intercambiador 2 de calor.As can be seen in Figure 1, the present waste heat boiler system W for cooling a process gas comprises a first shell and tube type heat exchanger 2. Said first shell and tube heat exchanger 2 is for cooling relatively hot gas 220 to relatively warm gas 221 by allowing gas to flow through tubes 13 of said first heat exchanger 2, wherein said tubes 13 extend to through a space 14 within a cover 25 of said first heat exchanger 2.

Ventajosamente, el sistema de caldera de calor residual W también puede comprender una cámara 1 de entrada en conexión fluida con los extremos en dirección ascendente de los tubos 13 del primer intercambiador 2 de calor, cuya cámara 1 puede comprender además una entrada 11 para permitir que el gas relativamente caliente ingrese a la cámara 1 de entrada, e ingrese al sistema de caldera de calor residual W en caso de que la cámara 1 de entrada sea la parte más en dirección ascendente del sistema de caldera de calor residual W. Una pared o cubierta 12 que define la cámara 1 de entrada, que puede, por ejemplo, estar hecha de acero u otro metal o aleación, se puede revestir preferentemente con material refractario para evitar que el material de dicha pared o cubierta 12 se exponga en cierta medida a una temperatura excesiva y al estrés debido a la alta temperatura del gas de entrada. La cámara 1 de entrada puede estar provista de múltiples salidas para permitir que el gas 220 relativamente caliente fluya desde dicha cámara 1 a los respectivos tubos 13 del primer intercambiador 2 de calor.Advantageously, the waste heat boiler system W can also comprise an inlet chamber 1 in fluid connection with the upwardly directed ends of the tubes 13 of the first heat exchanger 2, the chamber 1 of which may further comprise an inlet 11 to allow relatively hot gas enters the inlet chamber 1, and into the waste heat boiler system W in case the inlet chamber 1 is the most upward part of the waste heat boiler system W. A wall or Cover 12 defining the inlet chamber 1, which can, for example, be made of steel or other metal or alloy, can preferably be lined with refractory material to prevent the material of said wall or cover 12 from being exposed to some extent to excessive temperature and stress due to high inlet gas temperature. The inlet chamber 1 may be provided with multiple outlets to allow the relatively hot gas 220 to flow from said chamber 1 to the respective tubes 13 of the first heat exchanger 2.

Durante el uso del sistema de caldera de calor residual W, el gas de proceso relativamente caliente fluye a través de los tubos 13 del primer intercambiador 2 de calor en el que el calor se puede transferir a un fluido refrigerante, tal como agua, que fluye a través del espacio 14 definido por la cubierta 25 y cuyo fluido refrigerante contacta la superficie exterior de dichos tubos 13.During use of the waste heat boiler system W, the relatively hot process gas flows through the tubes 13 of the first heat exchanger 2 in which the heat can be transferred to a cooling fluid, such as water, which flows through the space 14 defined by the cover 25 and whose cooling fluid contacts the outer surface of said tubes 13.

El sistema de caldera de calor residual W también comprende una cámara 3 intermedia para recibir gas, enfriada a gas 221 relativamente tibio, que sale de los tubos 13 del primer intercambiador 2 de calor.The waste heat boiler system W also comprises an intermediate chamber 3 for receiving gas, cooled to relatively warm gas 221, exiting the tubes 13 of the first heat exchanger 2.

Adicionalmente, el sistema de caldera de calor residual W comprende un segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo, que es para enfriar el gas 221 relativamente tibio más abajo hasta el gas 222 relativamente frío permitiendo que el gas fluya desde la cámara 3 intermedia y a través de tubos 13' del segundo intercambiador 4 de calor, cuyos tubos 13' se extienden a través de un espacio 14' dentro de una cubierta 25' de dicho segundo intercambiador 4 de calor.Additionally, the waste heat boiler system W comprises a second shell and tube heat exchanger 4, which is to cool the relatively warm gas 221 further down to the relatively cold gas 222 allowing gas to flow from the intermediate chamber 3 and through tubes 13 'of the second heat exchanger 4, the tubes 13' of which extend through a space 14 'within a cover 25' of said second heat exchanger 4.

En el respectivo intercambiador 2; 4 de calor de cubierta y tubo, el fluido refrigerante, por ejemplo, agua, puede entrar en la cubierta 25; 25' respectiva a través de una o más entradas 15; 15', que se pueden conectar a los denominados bajantes, y pueden salir de dicha cubierta 25; 25' a través de una o más salidas 16; 16', que se pueden conectar a los llamados tubos ascendentes. Por ejemplo, debido a que el líquido de enfriamiento que absorbe el calor del gas a enfriar puede al menos parcialmente, y preferentemente de manera sustancialmente completa, convertirse en gas, por ejemplo, vapor, en la una o más salidas 16; 16' puede estar ubicado en un lado superior de la cubierta 25; 25' respectiva. Adicionalmente, la una o más entradas 15; 15' pueden estar ubicadas en un lado sustancialmente opuesto, por ejemplo, en o cerca de un lado inferior, de dicha cubierta 25; 25'.In the respective exchanger 2; 4 cover and tube heat, the cooling fluid, for example, water, can enter the cover 25; 25 'respective through one or more inputs 15; 15 ', which can be connected to so-called downspouts, and can come out of said cover 25; 25 'through one or more outlets 16; 16 ', which can be connected to so-called risers. For example, because the cooling liquid that absorbs heat from the gas to be cooled can at least partially, and preferably substantially completely, be converted to gas, for example steam, at the one or more outlets 16; 16 'may be located on an upper side of cover 25; 25 'respective. Additionally, the one or more entries 15; 15 'may be located on a substantially opposite side, eg, on or near a lower side, of said cover 25; 25 '.

Ventajosamente, la cubierta 25 puede estar equipada con uno o múltiples respiraderos 17; 17', por ejemplo, para evitar la formación de vapor, por ejemplo, los más superiores de los tubos 13; 13' del respectivo intercambiador 2; 4 de calor de cubierta y tubo)Advantageously, the cover 25 can be equipped with one or multiple vents 17; 17 ', for example, to avoid the formation of steam, for example, the uppermost of the tubes 13; 13 'of the respective exchanger 2; 4 heat cover and tube)

Ventajosamente, se puede proporcionar una o más salidas 18; 18' de purga del sistema de caldera, por ejemplo, en un lado inferior de la cubierta 25; 25' del intercambiador 2; 4 de calor respectivo, para permitir desperdiciar intencionalmente algo de líquido refrigerante, por ejemplo, agua, del espacio 14; 14' en dicha cubierta 25; 25' para contrarrestar una concentración relativamente alta o acumulación de impurezas tales como sólidos, por ejemplo, durante la evaporación continua de vapor. Dichas salidas 18: 18' de purga del sistema de caldera puede por ejemplo estar formado por conexiones de reborde y puede facilitar un sistema de purga intermitente para eliminar los sólidos acumulados del interior de la cubierta respectiva.Advantageously, one or more outlets 18 may be provided; Boiler system purge 18 ', for example, on a lower side of cover 25; 25 'of exchanger 2; 4 of respective heat, to allow intentionally wasting some cooling liquid, eg water, from space 14; 14 'on said deck 25; 25 'to counteract a relatively high concentration or build-up of impurities such as solids, for example, during continuous vapor evaporation. Said boiler system purge outlets 18: 18 'may for example be formed by flange connections and may facilitate an intermittent purge system to remove accumulated solids from inside the respective cover.

La cámara 3 intermedia está provista de una salida 6 que está conectada de manera fluida a un canal 60 de derivación para permitir que una parte del gas 221 relativamente tibio ingrese a dicha cámara 3 intermedia desde los tubos 13 del primer intercambiador 2 de calor para evitar el tubo 13' del segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo. Tanto el canal 60 de derivación como los tubos 13' del segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo están en conexión fluida con una cámara 10 de mezcla para mezclar juntos el gas 221 relativamente tibio que fluye desde la cámara 3 intermedia a la cámara 10 de mezcla a través del canal 60 de derivación y el gas 222 relativamente frío sale de los tubos 13' del segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo.The intermediate chamber 3 is provided with an outlet 6 which is fluidly connected to a bypass channel 60 to allow a part of the relatively warm gas 221 to enter said intermediate chamber 3 from the tubes 13 of the first heat exchanger 2 to avoid the tube 13 'of the second shell and tube heat exchanger 4. Both the bypass channel 60 and the tubes 13 'of the second shell and tube heat exchanger 4 are in fluid connection with a mixing chamber 10 for mixing together the relatively warm gas 221 flowing from the chamber 3 intermediate the mixing chamber 10 through the bypass channel 60 and the relatively cold gas 222 exits the tubes 13 'of the second shell-and-tube heat exchanger 4.

Por lo tanto, la temperatura del gas 222 relativamente frío que proviene del segundo intercambiador 4 de calor se puede elevar en cierta medida mezclándolo con el gas 221 relativamente tibio, en lugar de mezclarlo con el gas 220 relativamente caliente como se hace en sistemas de caldera de calor residual de la técnica anterior. Como resultado, se contrarrestará que la cámara 10 de mezcla estará expuesta a gases de temperaturas relativamente altas, por ejemplo, temperaturas superiores a 500°C, por ejemplo, temperaturas entre 700°C y 1.000°C.Therefore, the temperature of the relatively cold gas 222 coming from the second heat exchanger 4 can be raised to some extent by mixing it with the relatively warm gas 221, rather than mixing it with the relatively hot gas 220 as is done in boiler systems. prior art waste heat. As a result, it will be counteracted that the mixing chamber 10 will be exposed to gases of relatively high temperatures, eg, temperatures above 500 ° C, eg, temperatures between 700 ° C and 1,000 ° C.

Se observa que los tubos 13' del segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo pueden suministrar el gas 222 relativamente frío, por ejemplo, a una cámara 5 de salida, y que dicha cámara 5 de salida se puede conectar, por ejemplo, de forma fluida con la cámara 10 de mezcla a través de un canal 8 de conexión que conecta una salida 7 de la cámara 5 de salida con una entrada 101 de la cámara 10 de mezcla.It is noted that the tubes 13 'of the second shell-and-tube heat exchanger 4 can supply the relatively cold gas 222, for example, to an outlet chamber 5, and that said outlet chamber 5 may be connected, for example, in fluidly with the mixing chamber 10 through a connecting channel 8 connecting an outlet 7 of the outlet chamber 5 with an inlet 101 of the mixing chamber 10.

Más aún, se observa que el primer intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo, la cámara 3 intermedia y el segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo se pueden proporcionar en un cuerpo principal de caldera de calor residual, especialmente un cuerpo principal en forma de recipiente. Ventajosamente, como se puede ver en la realización ejemplar de la Figura 1, el cuerpo principal de caldera de calor residual en las realizaciones también puede comprender la cámara 1 de entrada y/o la cámara 5 de salida. La pared exterior o cubierta del cuerpo 12, 25, 32, 25', 52 principal de la caldera de calor residual, se pueden formar ventajosamente al menos parcialmente por la cubierta 25 del primer intercambiador 2 de calor, una pared 32 exterior de la cámara 3 intermedia, y la cubierta 25' del segundo intercambiador 4 de calor. Adicionalmente, las paredes 12, 52 exteriores de la cámara 1 de entrada y/o la cámara 5 de salida pueden definir, por ejemplo, partes del cuerpo 12, 25, 32, 25', 52 principal de la caldera de calor residual. Furthermore, it is noted that the first shell and tube heat exchanger 4, the intermediate chamber 3 and the second shell and tube heat exchanger 4 can be provided in a waste heat boiler main body, especially a main body in container shape. Advantageously, as can be seen in the exemplary embodiment of Figure 1, the waste heat boiler main body in the embodiments may also comprise the inlet chamber 1 and / or the outlet chamber 5. The outer wall or cover of the main body 12, 25, 32, 25 ', 52 of the waste heat boiler, can advantageously be formed at least partially by the cover 25 of the first heat exchanger 2, an outer wall 32 of the chamber 3 intermediate, and the cover 25 'of the second heat exchanger 4. Additionally, the outer walls 12, 52 of the inlet chamber 1 and / or the outlet chamber 5 may define, for example, parts of the main body 12, 25, 32, 25 ', 52 of the waste heat boiler.

Ventajosamente, el canal 60 de derivación puede estar provisto de una válvula 9 de control o la denominada válvula 9 de derivación para controlar el flujo de gas 221 relativamente tibio derivando los tubos 13' del segundo intercambiador 4 de calor. Por lo tanto, se puede utilizar dicha válvula 9 para ajustar la velocidad de flujo de dicha porción de gas de proceso relativamente caliente que sale de la cámara 3 intermedia a través del canal 60 de derivación, permitiendo el control de temperatura del gas 223 de salida del sistema de caldera residual W.Advantageously, the bypass channel 60 may be provided with a control valve 9 or a so-called bypass valve 9 to control the flow of relatively warm gas 221 bypassing the tubes 13 'of the second heat exchanger 4. Therefore, said valve 9 can be used to adjust the flow rate of said portion of relatively hot process gas exiting the intermediate chamber 3 through the bypass channel 60, allowing temperature control of the outlet gas 223 of the residual boiler system W.

Al colocar dicha válvula 9 de derivación fuera de la cámara 3 intermedia y/o fuera del cuerpo principal del sistema, la válvula 9 de derivación puede ser relativamente fácil de acceder para propósitos de mantenimiento.By placing said bypass valve 9 outside the intermediate chamber 3 and / or outside the main body of the system, the bypass valve 9 can be relatively easy to access for maintenance purposes.

Aunque el canal 60 de derivación se puede formar preferentemente como un canal externo, por ejemplo, un tubo externo, provisto fuera de la cubierta 25' del segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo, y preferentemente fuera del cuerpo 12, 25, 32, 25', 52 principal de la caldera de calor residual, el canal de derivación se puede formar en realizaciones alternativas como un canal interno que se extiende al menos parcialmente a través del espacio 14' dentro de la cubierta 25' del segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo, por ejemplo, para facilitar un diseño relativamente compacto del sistema de caldera de calor residual W. En este último caso, dicho canal interno puede ser relativamente ancho con respecto a un solo tubo 13' del segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo, y/o dicho canal interno se puede aislar térmicamente relativamente bien con respecto a los tubos 13' del segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo, es decir, dicho tubo 13' es térmicamente conductor relativamente bien con respecto a dicho canal interno.Although the bypass channel 60 may preferably be formed as an external channel, for example an external tube, provided outside the shell 25 'of the second shell and tube heat exchanger 4, and preferably outside the body 12, 25, 32 , 25 ', 52 of the waste heat boiler, the bypass channel may be formed in alternative embodiments as an internal channel extending at least partially through the space 14' within the cover 25 'of the second heat exchanger 4 cover and tube heat, for example, to facilitate a relatively compact design of the residual heat boiler system W. In the latter case, said internal channel can be relatively wide with respect to a single tube 13 'of the second heat exchanger 4 shell and tube, and / or said internal channel can be relatively well thermally insulated with respect to tubes 13 'of the second shell and tube heat exchanger 4, that is, said tube 13' is t Thermally conductive relatively well with respect to said internal channel.

En realizaciones preferidas, la cámara 10 de mezcla puede ubicarse fuera del cuerpo 12, 25, 32, 25', 52 principal de la caldera de calor residual. Sin embargo, en realizaciones alternativas, la cámara 10 de mezcla se puede ubicar dentro del calor residual cuerpo 12, 25, 32, 25', 52 principal de caldera. Por ejemplo, la cámara 10 de mezcla puede ubicarse en el interior y/o puede estar formada por la cámara 5 de salida, por ejemplo, cuando el canal de derivación se forma como un canal de derivación interna que se extiende a través del segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo.In preferred embodiments, the mixing chamber 10 can be located outside of the main body 12, 25, 32, 25 ', 52 of the waste heat boiler. However, in alternative embodiments, the mixing chamber 10 may be located within the waste heat body 12, 25, 32, 25 ', 52 main boiler. For example, the mixing chamber 10 can be located inside and / or can be formed by the outlet chamber 5, for example, when the bypass channel is formed as an internal bypass channel extending through the second exchanger. 4 cover and tube heat.

Con respecto a los intercambiadores 2; 4 de calor de cubierta y tubo, se observa que, en las realizaciones, los intercambiadores 2; 4 de calor pueden estar provistos de placas 20 de tubos que pueden formar un borde entre los respectivos intercambiadores 2; 4 de calor y una respectiva cámara 1; 3 en dirección descendente o una respectiva cámara 3; 5 en dirección ascendente. Las placas 20 de tubos pueden estar provistas de agujeros conectados a la cámara 1; 3; 5 respectiva con los respectivos tubos 13; 13' para permitir que el gas fluya desde la cámara respectiva hacia dichos tubos o desde dichos tubos hacia la cámara respectiva, respectivamente.With respect to exchangers 2; 4 of cover and tube heat, it is observed that, in the embodiments, the exchangers 2; 4 can be provided with tube plates 20 that can form an edge between the respective exchangers 2; 4 heat and a respective chamber 1; 3 in a downward direction or a respective chamber 3; 5 in the upward direction. The tube plates 20 may be provided with holes connected to the chamber 1; 3; 5 respective with the respective tubes 13; 13 'to allow gas to flow from the respective chamber into said tubes or from said tubes into the respective chamber, respectively.

Los tubos se pueden conectar herméticamente a la cámara respectiva por medio de la placa 20 de tubos respectiva. Adicionalmente, los tubos pueden estar soportados por placas 21 de soporte o los denominados deflectores 21 proporcionados dentro del intercambiador 2; 4 de calor respectivo. Ventajosamente, el líquido refrigerante que fluye se puede distribuir sustancialmente por igual en la dirección axial del intercambiador de calor de cubierta y tubo por medio de dichos deflectores o placas 21 de soporte y/o por medio de placas 19 de distribución de flujo u otro tipo de dispositivos 19 dispuesto para una distribución óptima del flujo a través de la cubierta 25; 25' del respectivo intercambiador de calor.The tubes can be hermetically connected to the respective chamber by means of the respective tube plate 20. Additionally, the tubes may be supported by support plates 21 or so-called baffles 21 provided within exchanger 2; 4 respective heat. Advantageously, the flowing coolant can be distributed substantially equally in the axial direction of the shell and tube heat exchanger by means of said baffles or support plates 21 and / or by means of flow distribution plates 19 or other of devices 19 arranged for an optimal distribution of the flow through the cover 25; 25 'of the respective heat exchanger.

Aunque el segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo puede tener sustancialmente el mismo diseño que el primer intercambiador 2 de calor de cubierta y tubo, y aunque ambos intercambiadores 2; 4 de calor pueden estar sustancialmente equipados con las mismas características 25; 25', 13; 13', 15; 15', 16; 16', 17; 17', 18; 18', 19; 19', 20, las dimensiones de ambos intercambiadores 2; 4 de calor pueden diferir entre sí. Por ejemplo, la longitud y/o el diámetro de la cubierta y/o la longitud, el diámetro y/o el número de los tubos pueden ser diferentes. Dado que el gas que fluye a través del segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo es de una temperatura más baja, el área de la superficie en sección transversal de los tubos 13' del segundo intercambiador de calor y, por lo tanto, el diámetro del segundo intercambiador de calor puede ser relativamente pequeño con respecto al primer calor intercambiador Adicional o alternativamente, el diseño del deflector puede ser diferente.Although the second shell and tube heat exchanger 4 may have substantially the same design as the first shell and tube heat exchanger 2, and although both heat exchangers 2; 4 heat can be substantially equipped with the same characteristics 25; 25 ', 13; 13 ', 15; 15 ', 16; 16 ', 17; 17 ', 18; 18 ', 19; 19 ', 20, the dimensions of both exchangers 2; 4 heat may differ from each other. For example, the length and / or the diameter of the cover and / or the length, the diameter and / or the number of the tubes may be different. Since the gas flowing through the second shell and tube heat exchanger is of a lower temperature, the cross-sectional surface area of the tubes 13 'of the second heat exchanger, and hence the diameter of the second heat exchanger can be relatively small with respect to the first heat exchanger. Additional or alternatively, the design of the baffle can be different.

Además, se observa que, aunque los tubos tienen un diseño sustancialmente recto en la realización ejemplar mostrada en la Figura 1, los tubos pueden tener otro diseño, por ejemplo, un diseño en forma de U. Alternativa o adicionalmente, los deflectores 21, que están en la realización ejemplar diseñada para permitir que el agua fluya sustancialmente transversal a los tubos, por ejemplo, sustancialmente hacia arriba, pueden tener un diseño diferente en realizaciones alternativas. Por ejemplo, los deflectores se pueden colocar de modo que definan una ruta serpentina, por ejemplo, de un intercambiador de calor de tubo recto de una pasada, por ejemplo, permitiendo que el líquido refrigerante, preferentemente agua, fluya sustancialmente en la dirección opuesta del gas que fluye a través de los tubos Furthermore, it is noted that, although the tubes have a substantially straight design in the exemplary embodiment shown in Figure 1, the tubes may have another design, for example, a U-shaped design. Alternatively or additionally, the baffles 21, which are in the exemplary embodiment designed to allow water to flow substantially transverse to the tubes, eg substantially upward, they may have a different design in alternative embodiments. For example, the baffles can be positioned to define a serpentine path, for example, of a one-pass straight tube heat exchanger, for example, allowing the coolant, preferably water, to flow substantially in the opposite direction of the gas flowing through the tubes

El sistema comprende un primer y un segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo. Cada intercambiador de calor de cubierta y tubo comprende normalmente al menos una cubierta y múltiples tubos. Comúnmente, la cubierta y los tubos del primer intercambiador de calor están separados de la cubierta y los tubos del segundo intercambiador de calor por la cámara intermedia. El primer intercambiador de calor está generalmente ubicado de manera sustancialmente longitudinal al lado del segundo intercambiador de calor, en particular en una dirección longitudinal de los tubos. Por lo tanto, el segundo intercambiador de calor se encuentra adyacente al primer intercambiador de calor en una dirección longitudinal de los tubos del primer intercambiador de calor, separados entre sí por la cámara intermedia (y opcionalmente las placas de tubos si están presentes).The system comprises a first and a second shell and tube heat exchanger. Each shell and tube heat exchanger typically comprises at least one shell and multiple tubes. Commonly, the cover and tubes of the first heat exchanger are separated from the cover and tubes of the second heat exchanger by the intermediate chamber. The first heat exchanger is generally located substantially longitudinally next to the second heat exchanger, in particular in a longitudinal direction of the tubes. Therefore, the second heat exchanger is adjacent to the first heat exchanger in a longitudinal direction of the tubes of the first heat exchanger, separated from each other by the intermediate chamber (and optionally the tube plates if present).

Como se puede ver mejor en la Figura 2, que muestra una cámara 10 de mezcla correspondiente a la cámara 10 de mezcla del sistema de caldera de calor residual W de la Figura 1, en realizaciones de un sistema de caldera de calor residual W de acuerdo con la invención, la cámara 10 de mezcla se puede formar como una te 10 de mezcla.As best seen in Figure 2, which shows a mixing chamber 10 corresponding to the mixing chamber 10 of the waste heat boiler system W of Figure 1, in embodiments of a waste heat boiler system W according to With the invention, the mixing chamber 10 can be formed as a mixing tee 10.

Preferentemente, la cámara 10 de mezcla tiene un diseño de tal manera que el gas 221 relativamente tibio entra en la cámara 10 de mezcla a través de una pieza 109 reductora que tiene un diámetro reducido con respecto al canal 60 de derivación y/o con respecto a la cámara 10 de mezcla. Por lo tanto, el gas 221 relativamente tibio que fluye desde dicho canal 60 de derivación hacia la cámara 10 de mezcla puede soplar dentro de la cámara 10 de mezcla de manera relativamente central, contrarrestando de esta manera que contacte directamente con la pared de la cámara 10 de mezcla, y contrarrestando de esta manera las tensiones del material impuesto mecánicamente en la cámara 10 de mezcla, por ejemplo, debido a diferencias de temperatura.Preferably, the mixing chamber 10 is designed such that relatively warm gas 221 enters the mixing chamber 10 through a reducing piece 109 having a reduced diameter relative to the bypass channel 60 and / or relative to to mixing chamber 10. Therefore, the relatively warm gas 221 flowing from said bypass channel 60 into the mixing chamber 10 can blow into the mixing chamber 10 relatively centrally, thus counteracting direct contact with the wall of the chamber. 10 mixing, and thus counteracting the stresses of the material mechanically imposed in the mixing chamber 10, for example, due to differences in temperature.

Adicional o alternativamente, al menos una porción del extremo distal del canal 60 de derivación se puede formar mediante un manguito 105 que se extiende hacia el interior 110 de la cámara 10 de mezcla. Una superficie 106 de pared interna de la cámara 10 de mezcla se puede separar entonces de una superficie 105' de pared externa de dicho manguito 105. Como resultado, el gas 221 relativamente tibio, que proviene de la cámara 3 intermedia, y fluye a través de dicho manguito 105, puede dispersar parte de su calor a través de la pared de dicho manguito 105, a gas que tiene una temperatura más baja, gas que se encuentra entre la superficie de la pared 105' exterior de dicho manguito 105 y la superficie 106 de pared interior de la cámara 10 de mezcla. Como consecuencia, el gas 221 relativamente tibio que proviene de la cámara 3 intermedia se puede preenfriar aún más antes de que pueda entrar en contacto con la pared 106 interna de la cámara 10 de mezcla. Por lo tanto, el polvo metálico de la cámara 10 de mezcla se puede contrarrestar en gran medida.Additionally or alternatively, at least a portion of the distal end of the bypass channel 60 may be formed by a sleeve 105 that extends into the interior 110 of the mixing chamber 10. An inner wall surface 106 of the mixing chamber 10 can then be separated from an outer wall surface 105 'of said sleeve 105. As a result, the relatively warm gas 221, which comes from the intermediate chamber 3, and flows through of said sleeve 105, it can disperse part of its heat through the wall of said sleeve 105, to gas having a lower temperature, gas that is between the surface of the outer wall 105 'of said sleeve 105 and the surface 106 inside wall of mixing chamber 10. As a consequence, the relatively warm gas 221 coming from the intermediate chamber 3 can be further precooled before it can come into contact with the inner wall 106 of the mixing chamber 10. Therefore, the metal dust in the mixing chamber 10 can be largely countered.

El diámetro del manguito 105 y/o la distancia entre dicho manguito 105 y la pared 106 interior de la cámara 10 de mezcla se puede elegir de manera que se pueda contrarrestar que el gas 221 relativamente tibio que fluye fuera de dicho manguito 105 contacte con el material de la pared de la cámara de mezcla antes de ser mezclado con el gas 222 relativamente frío, contrarrestando de esta manera la tensión del material de la pared de la cámara de mezcla. De este modo, el gas 221 relativamente caliente puede concentrarse en el centro de la cámara 10 de mezcla y puede experimentar mezcla e intercambio de calor con el gas 222 de proceso relativamente frío, que preferentemente fluye sustancialmente coaxialmente. El ajuste fino del diámetro de la cámara de mezcla y la velocidad tanto del gas de proceso relativamente caliente como del gas de proceso relativamente frío pueden permitir la mezcla del gas en una cámara de mezcla de tamaño relativamente pequeño, al tiempo que permiten evitar tensiones excesivas en el material de cámara de mezcla.The diameter of the sleeve 105 and / or the distance between said sleeve 105 and the inner wall 106 of the mixing chamber 10 can be chosen so that the relatively warm gas 221 flowing out of said sleeve 105 can be counteracted from contacting the mixing chamber wall material prior to being mixed with the relatively cool gas 222, thereby counteracting the stress of the mixing chamber wall material. In this way, the relatively hot gas 221 can concentrate in the center of the mixing chamber 10 and can undergo mixing and heat exchange with the relatively cold process gas 222, which preferably flows substantially coaxially. Fine-tuning the diameter of the mixing chamber and the velocity of both the relatively hot process gas and the relatively cold process gas can allow mixing of the gas in a relatively small-sized mixing chamber, while avoiding excessive stresses in the mixing chamber material.

Preferentemente, el diámetro del manguito 105 y el diámetro de la pared de la cámara 10 de mezcla se seleccionan de manera que el flujo de gas de proceso relativamente caliente se pueda mezclar de manera relativamente homogénea con el gas de proceso relativamente frío antes de que salga de la cámara 10 de mezcla, por ejemplo, a través de una pieza 103 reductora cerca del extremo de la cámara de mezcla.Preferably, the diameter of the sleeve 105 and the diameter of the wall of the mixing chamber 10 are selected such that the relatively hot process gas flow can be mixed relatively homogeneously with the relatively cold process gas before it exits. from the mixing chamber 10, for example, through a reducing piece 103 near the end of the mixing chamber.

Ventajosamente, la cámara 10 de mezcla puede estar provista de una entrada 102 conectada de forma fluida al segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo, estando ubicada dicha entrada 102 sustancialmente lateralmente al lado del manguito 105, de modo que durante el uso del sistema de caldera de calor residual W al menos una parte, y preferentemente todo, del gas 222 relativamente frío que sale de los tubos 13' del segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo ingresa a la cámara 10 de mezcla en una ubicación sustancialmente lateralmente al lado de dicho manguito 105 Como resultado, la temperatura de una porción de gas presente en la cámara 10 de mezcla y fuera del manguito 105 puede ser relativamente fría y/o dicha porción de gas se puede refrescar con relativa facilidad.Advantageously, the mixing chamber 10 may be provided with an inlet 102 fluidly connected to the second shell and tube heat exchanger 4, said inlet 102 being located substantially laterally to the side of the sleeve 105, so that during use of the system residual heat boiler W al Less a part, and preferably all, of the relatively cold gas 222 exiting the tubes 13 'of the second shell and tube heat exchanger 4 enters the mixing chamber 10 at a location substantially laterally adjacent to said sleeve 105 As a result , the temperature of a portion of gas present in mixing chamber 10 and outside of sleeve 105 may be relatively cold and / or said portion of gas may be relatively easily cooled.

La cámara 10 de mezcla comprende un manguito 105 de entrada para gas relativamente caliente o relativamente caliente, extendiéndose dicho manguito 105 hacia el interior 110 de la cámara 10 de mezcla, en el que una superficie de la pared 106 interior de la cámara 10 de mezcla está separada de un superficie de la pared 105' exterior de dicho manguito 105, en el que la cámara 10 de mezcla está provista de una entrada 101 para permitir que el gas relativamente frío entre en la cámara 10 de mezcla, en el que dicha entrada 101 está situada sustancialmente lateralmente al lado de dicho manguito.The mixing chamber 10 comprises an inlet sleeve 105 for relatively hot or relatively hot gas, said sleeve 105 extending into the interior 110 of the mixing chamber 10, wherein a surface of the interior wall 106 of the mixing chamber 10 is separated from a surface of the outer wall 105 'of said sleeve 105, in which the mixing chamber 10 is provided with an inlet 101 to allow relatively cold gas to enter the mixing chamber 10, in which said inlet 101 is located substantially laterally to the side of said sleeve.

Como se puede ver en las figuras, la cámara 10 de mezcla puede tener un diseño sustancialmente alargado. Ventajosamente, el manguito 105 o al menos una parte extrema del mismo que se extiende dentro de dicha cámara 10 de mezcla puede extenderse sustancialmente coaxialmente con dicha cámara 10 de mezcla, por ejemplo, con una pared que circunscribe el interior 110 de la cámara 10 de mezcla.As can be seen from the figures, the mixing chamber 10 may have a substantially elongated design. Advantageously, the sleeve 105 or at least an end portion thereof that extends within said mixing chamber 10 may extend substantially coaxially with said mixing chamber 10, for example, with a wall circumscribing the interior 110 of the mixing chamber 10. mixture.

Adicionalmente o alternativamente, una porción 103 de extremo de la cámara 10 de mezcla, preferentemente de una cámara de mezcla sustancialmente alargada, puede estar provista de una salida 107 para permitir que el gas 223 mezclado en dicha cámara 10 de mezcla fluya fuera de dicha cámara 10 de mezcla, en el que el área superficial cubierta por una sección transversal de dicha porción 103 de extremo de la cámara 10 de mezcla se reduce hacia dicha salida 107, preferentemente de una manera sustancialmente gradual. Se observa que la porción 103 de extremo se puede formar, así como una pieza 103 reductora.Additionally or alternatively, an end portion 103 of mixing chamber 10, preferably of a substantially elongated mixing chamber, may be provided with an outlet 107 to allow gas 223 mixed in said mixing chamber 10 to flow out of said chamber. 10 mixing chamber, wherein the surface area covered by a cross section of said end portion 103 of mixing chamber 10 is reduced towards said outlet 107, preferably in a substantially gradual manner. It is noted that the end portion 103 can be formed, as well as a reducing piece 103.

En las realizaciones, la cámara 10 de mezcla puede comprender una pared externa que tiene un diámetro interno que está fijado en función tanto del flujo másico del gas relativamente tibio como del flujo másico del gas de proceso relativamente frío y como una función de las velocidades de entrada de ambos dichos gases y la velocidad de salida del gas mixto final. El diámetro de la cámara 10 de mezcla se puede seleccionar de modo que la distribución del flujo en dicha cámara 10 de mezcla esté relativamente homogeneizada, por ejemplo, para evitar una tensión excesiva sobre el material.In embodiments, the mixing chamber 10 may comprise an outer wall having an internal diameter that is set as a function of both the mass flow of the relatively warm gas and the mass flow of the relatively cool process gas and as a function of the velocities of entry of both said gases and the exit velocity of the final mixed gas. The diameter of the mixing chamber 10 can be selected so that the flow distribution in said mixing chamber 10 is relatively homogenized, for example, to avoid excessive stress on the material.

La cámara 10 de mezcla se utiliza en una realización del sistema de caldera de calor residual W que tiene un canal 60 de derivación que evita el segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo como se describió anteriormente, la cámara 10 de mezcla, como se mencionó anteriormente, también se puede utilizar en otro sistema de caldera de calor residual. Por ejemplo, la entrada 101 para gas relativamente frío puede estar en conexión fluida con salidas de gas formadas por los extremos de los tubos de un intercambiador de calor de cubierta y tubo de dicho sistema alternativo de caldera de calor residual, y el manguito 105 de entrada para gas relativamente caliente o para un gas relativamente caliente, por ejemplo, puede estar en conexión fluida con una cámara de entrada provista en dirección ascendente de dicho intercambiador de calor de cubierta y tubo de dicho sistema alternativo de caldera de calor residual por medio de un canal de derivación. Preferentemente, dicho canal de derivación puede estar provisto de una válvula de control, más preferentemente una válvula de control resistente a altas temperaturas, como dicho canal de derivación puede en dichas realizaciones de la cámara 10 de mezcla recibir gas relativamente caliente, por ejemplo, a una temperatura superior a 500°C, superior 650°C, o incluso por encima de 700°C, que no está preenfriado.The mixing chamber 10 is used in an embodiment of the waste heat boiler system W having a bypass channel 60 which bypasses the second shell and tube heat exchanger 4 as described above, the mixing chamber 10, as described mentioned above, it can also be used in other waste heat boiler system. For example, the inlet 101 for relatively cold gas may be in fluid connection with gas outlets formed by the ends of the tubes of a shell and tube heat exchanger of said alternative waste heat boiler system, and the sleeve 105 of inlet for relatively hot gas or for relatively hot gas, for example, may be in fluid connection with an inlet chamber provided upstream of said shell and tube heat exchanger of said alternative waste heat boiler system by means of a bypass channel. Preferably, said bypass channel can be provided with a control valve, more preferably a control valve resistant to high temperatures, as said bypass channel can in said embodiments of the mixing chamber 10 receive relatively hot gas, for example, at a temperature above 500 ° C, above 650 ° C, or even above 700 ° C, which is not precooled.

Un sistema de caldera de calor residual está diseñado para soportar altas temperaturas y altas presiones, que normalmente se encuentran en el enfriamiento del gas de proceso. De acuerdo con la anterior, la entrada para proporcionar al sistema gas de proceso (por ejemplo, la entrada 11) está comúnmente revestida de refractario, ya que el gas de proceso que ingresa al sistema está normalmente entre 700 y 950°C.A waste heat boiler system is designed to withstand high temperatures and high pressures, typically found in process gas cooling. According to the above, the inlet for supplying the system with process gas (for example, inlet 11) is commonly lined with refractory, since the process gas entering the system is normally between 700 and 950 ° C.

Los tubos y/o las placas de tubos están diseñados para permitirles acomodar grandes diferencias de temperatura. Preferentemente, los tubos y/o las láminas de los tubos son delgados y hasta cierto punto flexibles. El diseño de lámina delgada de tubo se basa en la teoría de la membrana flexible que se mantiene en su lugar mediante los tubos, por lo que los tubos deben estar en tensión. Desde un punto de vista mecánico, la presión en los tubos (es decir, el lado del gas de proceso) es preferentemente menor que la presión en la cubierta (es decir, el lado del agua) del intercambiador de calor. La alta presión en la superficie interna de los tubos haría que los tubos se comprimieran (eventualmente en compresión excéntrica), lo que conduciría a una cantidad indeseable de tensión en los tubos. La presión en el lado del gas de proceso, la presión en el lado del agua y la diferencia de presión entre los dos pueden ser como se describió anteriormente para las aplicaciones de la caldera de calor residual en general.The tubes and / or tube sheets are designed to allow them to accommodate large temperature differences. Preferably, the tubes and / or the tube sheets are thin and to some extent flexible. The thin sheet tube design is based on the theory of the flexible membrane held in place by the tubes, so the tubes must be in tension. From a mechanical point of view, the pressure in the tubes (that is, the process gas side) is preferably less than the pressure in the cover (that is, the water side) of the heat exchanger. The high pressure on the inner surface of the tubes would cause the tubes to compress (eventually eccentric compression), which would lead to an undesirable amount of tension in the tubes. The pressure on the process gas side, the pressure on the water side, and the pressure difference between the two can be as described above for general waste heat boiler applications.

El primer intercambiador de calor de cubierta y tubo, la cámara intermedia y el segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo pueden estar ubicados en un cuerpo principal del sistema de caldera de calor residual, especialmente un cuerpo principal en forma de recipiente. El cuerpo principal en forma de recipiente tiene preferentemente un diseño sustancialmente alargado. Dicho diseño es adecuado para soportar altas presiones y altas temperaturas que se encuentran normalmente en el enfriamiento del gas de proceso. Además, proporcionará una distribución de calor aceptable y gradual en todo el sistema. The first shell and tube heat exchanger, the intermediate chamber, and the second shell and tube heat exchanger may be located in a main body of the waste heat boiler system, especially a container-shaped main body. The container-shaped main body preferably has a substantially elongated design. Such a design is suitable to withstand high pressures and high temperatures normally found in process gas cooling. In addition, it will provide an acceptable and gradual heat distribution throughout the system.

En el caso de un diseño alargado, el primer intercambiador de calor generalmente está ubicado sustancialmente longitudinalmente a un lado del segundo intercambiador de calor. De acuerdo con lo anterior, el segundo intercambiador de calor generalmente se encuentra adyacente al primer intercambiador de calor en una dirección longitudinal del cuerpo principal alargado, con los intercambiadores separados entre sí por la cámara intermedia (y opcionalmente las placas de tubos si están presentes). Por lo tanto, la cámara intermedia se coloca normalmente en la porción media del cuerpo principal alargado, con el primer intercambiador de calor ubicado en un lado de la cámara intermedia hacia un extremo del cuerpo principal alargado y el segundo intercambiador de calor ubicado en el otro lado de la cámara intermedia hacia el otro extremo del cuerpo principal alargado. Dicho diseño también proporciona un mantenimiento fácil ya que las partes más frías de la caldera de calor residual, en particular la cámara de salida y/o la cámara de mezcla, son bien accesibles. Generalmente se reconoce en la técnica que el potasio lixiviado del catalizador de reformado contribuye a la corrosión de los tubos en la parte más fría de la caldera de calor residual convencional.In the case of an elongated design, the first heat exchanger is generally located substantially longitudinally to one side of the second heat exchanger. Accordingly, the second heat exchanger is generally adjacent to the first heat exchanger in a longitudinal direction of the elongated main body, with the exchangers separated from each other by the intermediate chamber (and optionally the tube plates if present) . Therefore, the intermediate chamber is normally placed in the middle portion of the elongated main body, with the first heat exchanger located on one side of the intermediate chamber towards one end of the elongated main body and the second heat exchanger located on the other. side of the intermediate chamber towards the other end of the elongated main body. Such a design also provides easy maintenance as the coldest parts of the waste heat boiler, in particular the outlet chamber and / or the mixing chamber, are well accessible. It is generally recognized in the art that potassium leached from the reforming catalyst contributes to tube corrosion in the cooler part of a conventional waste heat boiler.

Preferentemente, cada uno del primer y segundo intercambiador de calor de cubierta y tubo está provisto de al menos dos láminas de tubo. Normalmente se proporciona una lámina de tubo en ambos extremos del intercambiador de calor. Por lo tanto, el primer y segundo intercambiador de calor constituyen esencialmente dos compartimentos separados. Este diseño tiene la ventaja de reducir las tensiones inducidas por la expansión del tubo diferencial, especialmente en comparación con un diseño con un solo intercambiador de calor o una sola cubierta. La flexibilidad de tener dos intercambiadores de calor de tubo y cubierta separados permite una alta capacidad de enfriamiento.Preferably, each of the first and second shell and tube heat exchanger is provided with at least two tube sheets. Typically a tube sheet is provided at both ends of the heat exchanger. Therefore, the first and second heat exchanger essentially constitute two separate compartments. This design has the advantage of reducing stresses induced by expansion of the differential tube, especially compared to a single shell or single heat exchanger design. The flexibility of having two separate shell and tube heat exchangers allows for high cooling capacity.

En un aspecto, la invención también se refiere a un método para enfriar un gas de proceso, cuyo método preferentemente se puede realizar por medio de un sistema de caldera de calor residual W de acuerdo con otro aspecto de la invención.In one aspect, the invention also relates to a method for cooling a process gas, which method can preferably be carried out by means of a waste heat boiler system W according to another aspect of the invention.

En este método, se puede proporcionar un gas 220 de proceso relativamente caliente, por ejemplo a una temperatura superior a 500° C, preferentemente superior a 650°C, especialmente a 700°C o superior. Dicho gas 220 de proceso relativamente caliente se puede originar, por ejemplo, de un reformador de vapor, un reformador autotérmico, un reformador regenerativo o una unidad de oxidación parcial. En una segunda etapa, dicho gas 220 de proceso relativamente caliente se enfría a gas 221 relativamente tibio, por ejemplo, gas 221 relativamente tibio de 550°C o menos, especialmente 500°C o menos, por ejemplo, por medio de un primer intercambiador 2 de calor, preferentemente un intercambiador 2 de calor de cubierta y tubo, tal como, por ejemplo, un intercambiador 2 de calor que forma parte de un sistema de caldera de calor residual W como se describió anteriormente.In this method, a relatively hot process gas 220 can be provided, for example at a temperature higher than 500 ° C, preferably higher than 650 ° C, especially 700 ° C or higher. Such relatively hot process gas 220 may originate, for example, from a steam reformer, an autothermal reformer, a regenerative reformer, or a partial oxidation unit. In a second stage, said relatively hot process gas 220 is cooled to relatively warm gas 221, for example, relatively warm gas 221 of 550 ° C or less, especially 500 ° C or less, for example, by means of a first exchanger. 2 heat exchanger, preferably a shell and tube heat exchanger 2, such as, for example, a heat exchanger 2 which is part of a waste heat boiler system W as described above.

El gas de proceso que pasa a través del sistema de caldera de calor residual generalmente se carga al sistema de caldera de calor residual a una presión relativamente alta, por ejemplo, entre 5 y 60 bar, comúnmente entre 10 y 50 bar, tal como 20 y 35 bar.The process gas that passes through the waste heat boiler system is generally charged to the waste heat boiler system at a relatively high pressure, for example between 5 and 60 bar, commonly between 10 and 50 bar, such as 20 and 35 bar.

En una tercera etapa, una primera porción o primera fracción de dicho gas 221 relativamente tibio se enfría aún más por medio de un segundo intercambiador de calor, preferentemente un segundo intercambiador 4 de calor de cubierta y tubo, como por ejemplo un intercambiador 4 de calor es parte de un sistema de caldera de calor residual W como se describió anteriormente. Por ejemplo, se enfría hasta un gas 222 relativamente frío, por ejemplo, un gas 222 que tiene una temperatura de 400°C o menos, especialmente 350°C o menos.In a third stage, a first portion or first fraction of said relatively warm gas 221 is further cooled by means of a second heat exchanger, preferably a second shell and tube heat exchanger 4, such as for example a heat exchanger 4 it is part of a waste heat boiler system W as described above. For example, it is cooled down to a relatively cold gas 222, for example, a gas 222 having a temperature of 400 ° C or less, especially 350 ° C or less.

Una segunda porción o segunda fracción del gas 221 relativamente tibio se deriva a lo largo de dicho segundo intercambiador 4 de calor.A second portion or second fraction of the relatively warm gas 221 is bypassed along said second heat exchanger 4.

Adicionalmente, el método comprende una etapa de mezclar dicho gas 222 relativamente frío y dicha porción desviada del gas 221 relativamente tibio juntos en un gas 223 mezclado, preferentemente en una ubicación fuera del cuerpo principal de la caldera de calor residual.Additionally, the method comprises a step of mixing said relatively cold gas 222 and said diverted portion of the relatively warm gas 221 together into a mixed gas 223, preferably at a location outside the main body of the waste heat boiler.

Ventajosamente, el método puede comprender una etapa adicional de ajuste del flujo de la segunda porción desviada del gas relativamente caliente, por ejemplo, por medio de una válvula 9 de control, para controlar la temperatura del gas 223 mezclado, preferentemente con el fin de obtener un gas mezclado de sustancialmente una temperatura predeterminada.Advantageously, the method may comprise a further step of adjusting the flow of the second diverted portion of the relatively hot gas, for example, by means of a control valve 9, to control the temperature of the mixed gas 223, preferably in order to obtain a mixed gas of substantially a predetermined temperature.

Se observa que el método puede comprender además etapas de detección de la temperatura del gas 223 de salida, detección de la temperatura del gas 220 relativamente caliente, detección de la temperatura del gas 222 relativamente frío, y/o detección de la temperatura del gas 221 relativamente caliente, y/o las etapas de detectar el caudal o los caudales de uno o más de los respectivos flujos de gas, por ejemplo, un flujo másico del gas respectivo, para controlar la temperatura del gas 223 de salida, por ejemplo al controlar o ajustar la válvula 9 de control al menos en parte en base a uno o más de dichos parámetros detectados y/o una temperatura de gas de salida deseada. Por ejemplo, el sistema de caldera de calor residual W puede estar provisto de uno o más controladores y/o sensores. Además, la válvula 9 de derivación puede estar equipada con un accionador, y preferentemente también un posicionador y/o un sensor de posición, para controlar la posición de la válvula de derivación con el fin de permitir que una cantidad controlada del gas 221 relativamente tibio que sale de la cámara 3 intermedia fluir a la cámara 10 de mezcla. It is noted that the method may further comprise steps of detecting the temperature of the outlet gas 223, detecting the temperature of the relatively hot gas 220, detecting the temperature of the relatively cold gas 222, and / or detecting the temperature of the gas 221. relatively hot, and / or the steps of sensing the flow rate (s) of one or more of the respective gas flows, for example, a mass flow of the respective gas, to control the temperature of the outlet gas 223, for example by controlling or adjusting the control valve 9 at least in part based on one or more of said sensed parameters and / or a desired outlet gas temperature. For example, the waste heat boiler system W may be provided with one or more controllers and / or sensors. Furthermore, the bypass valve 9 may be equipped with an actuator, and preferably also a positioner and / or a position sensor, to control the position of the bypass valve in order to allow a controlled amount of the relatively warm gas 221 exiting the intermediate chamber 3 flow into the mixing chamber 10.

En una realización preferida, la velocidad de flujo regulada del gas relativamente caliente derivado puede depender de la temperatura medida desde el gas 222 relativamente frío alimentado a la cámara 10 de mezcla, por ejemplo, a través del canal 8 de conexión.In a preferred embodiment, the regulated flow rate of the bypass relatively hot gas may depend on the temperature measured from the relatively cold gas 222 fed to the mixing chamber 10, for example, through the connecting channel 8.

Se observa que, con fines de claridad y una descripción concisa, las características se describen en el presente documento como parte de las mismas o diferentes realizaciones, sin embargo, se apreciará que el alcance de la invención puede incluir realizaciones que tienen combinaciones de todos o algunos de las características descritas. It is noted that, for purposes of clarity and concise description, the features are described herein as part of the same or different embodiments, however, it will be appreciated that the scope of the invention may include embodiments having combinations of all or some of the features described.

En la presente divulgación, se considera que también se ha divulgado toda combinación de partes de las realizaciones divulgadas. Por ejemplo, las partes que solo se describen explícitamente como parte de un sistema de caldera de calor residual que tiene un canal de derivación que se extiende desde una cámara intermedia entre dos intercambiadores de calor de cubierta y tubo hacia dicha cámara de mezcla, también se divulga en la presente divulgación como parte de un cámara de mezcla como tal, cuya cámara de mezcla no se utiliza necesariamente y/o se va a utilizar en dicho sistema de caldera de calor residual.In the present disclosure, any combination of parts of the disclosed embodiments is also considered to have been disclosed. For example, parts that are only explicitly described as part of a waste heat boiler system having a bypass channel extending from an intermediate chamber between two shell and tube heat exchangers into said mixing chamber are also disclosed in the present disclosure as part of a mixing chamber as such, the mixing chamber of which is not necessarily used and / or will be used in said waste heat boiler system.

Adicionalmente, se observa que la invención no está restringida a las realizaciones descritas en este documento. Se entenderá que son posibles muchas variantes.Additionally, it is noted that the invention is not restricted to the embodiments described herein. It will be understood that many variants are possible.

Por ejemplo, el sistema puede comprender múltiples primeros intercambiadores de calor de cubierta y tubo, en los que se pueden proporcionar cámaras intermedias adicionales entre las adyacentes de dichos primeros intercambiadores de calor de cubierta y tubo múltiples. Adicional o alternativamente, el sistema puede comprender múltiples segundos intercambiadores de calor de cubierta y tubo, en el que se pueden proporcionar cámaras intermedias adicionales entre las adyacentes de dichos segundos intercambiadores de calor de cubierta y tubo múltiples. Entonces, se pueden disponer uno o varios canales de derivación para desviar gas relativamente tibio de una o múltiples de dichas cámaras intermedias, por ejemplo, al menos desde una cámara intermedia prevista entre el o el último primer intercambiador de calor y el o el primer segundo intercambiador de calor, hacia el cámara de mezclado. Proporcionar intercambiadores de calor múltiples primero y/o múltiples segundos puede, por ejemplo, superar las limitaciones de longitud del tubo y/o cubierta. El crecimiento diferencial entre la cubierta y los tubos se puede reducir considerablemente y se pueden construir sistemas de calderas relativamente grandes sin una tensión mecánica excesiva en el intercambiador de calor respectivo.For example, the system may comprise multiple first shell and tube heat exchangers, in which additional intermediate chambers may be provided between adjacent ones of said multiple first shell and tube heat exchangers. Additionally or alternatively, the system may comprise multiple second shell and tube heat exchangers, in which additional intermediate chambers may be provided between adjacent said multiple second shell and tube heat exchangers. Then, one or more bypass channels may be arranged to divert relatively warm gas from one or more of said intermediate chambers, for example, from at least one intermediate chamber provided between the or the last first heat exchanger and the first or second heat exchanger, towards the mixing chamber. Providing multiple first and / or multiple second heat exchangers can, for example, overcome tube and / or cover length limitations. The differential growth between the cover and the tubes can be considerably reduced and relatively large boiler systems can be built without excessive mechanical stress on the respective heat exchanger.

Como otro ejemplo, los intercambiadores de calor del sistema pueden tener una configuración periférica de lámina de tubo, por ejemplo, que comprende nudillos, pero alternativamente pueden tener una configuración periférica rígida, por ejemplo, que carecen de dichos nudillos. As another example, the heat exchangers in the system may have a tube sheet peripheral configuration, for example, comprising knuckles, but alternatively they may have a rigid peripheral configuration, for example, lacking such knuckles.

Claims (13)

REIVINDICACIONES 1. Sistema de caldera de calor residual (W) para enfriar un gas (220) de proceso, que comprende:1. Residual heat (W) boiler system to cool a process gas (220), comprising: un primer intercambiador (2) de calor de cubierta y tubo para enfriar el gas (220) relativamente caliente hasta el gas (221) relativamente tibio al permitir que el gas fluya a través de los tubos (13) de dicho primer intercambiador (2) de calor, cuyos tubos (13) se extienden a través de un espacio (14) dentro de una cubierta (25) de dicho primer intercambiador (2) de calor;a first shell and tube heat exchanger (2) for cooling relatively hot gas (220) to relatively warm gas (221) by allowing gas to flow through tubes (13) of said first exchanger (2) heat, the tubes (13) of which extend through a space (14) inside a cover (25) of said first heat exchanger (2); una cámara (3) intermedia para recibir gas, enfriado un gas (221) relativamente tibio, que sale de los tubos (13) del primer intercambiador (2) de calor; yan intermediate chamber (3) to receive gas, cooled a relatively warm gas (221), exiting the tubes (13) of the first heat exchanger (2); Y un segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo para enfriar el gas (221) relativamente tibio más abajo a un gas (222) relativamente frío al permitir que el gas fluya desde la cámara (3) intermedia y a través de tubos (13') del segundo intercambiador (4) de calor, cuyos tubos (13') se extienden a través de un espacio (14') dentro de una cubierta (25') de dicho segundo intercambiador (4) de calor,a second shell and tube heat exchanger (4) for cooling the relatively warm gas (221) further down to a relatively cool gas (222) by allowing gas to flow from the intermediate chamber (3) and through tubes (13 ') of the second heat exchanger (4), the tubes (13') of which extend through a space (14 ') within a cover (25') of said second heat exchanger (4), en el que se propociona la cámara (3) intermedia con una salida (6) conectada de forma fluida a un canal (60) de derivación para permitir que una parte del gas (221) relativamente tibio ingrese s dicha cámara (3) intermedia desde los tubos (13) del primer intercambiador (2) de calor para desviar los tubos (13') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo, en el que tanto el canal (60) de derivación y los tubos (13') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo están en conexión fluida con una cámara (10) de mezcla para mezclar juntos el gas (221) relativamente tibio que fluye desde la cámara (3) intermedia en la cámara (10) de mezcla a través del canal (60) de derivación y el gas (222) relativamente frío que sale de los tubos (13') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo.wherein the intermediate chamber (3) is provided with an outlet (6) fluidly connected to a bypass channel (60) to allow a portion of the relatively warm gas (221) to enter said intermediate chamber (3) from the tubes (13) of the first heat exchanger (2) to divert the tubes (13 ') of the second shell and tube heat exchanger (4), in which both the bypass channel (60) and the tubes (13 ') of the second shell and tube heat exchanger (4) are in fluid connection with a mixing chamber (10) to mix together the relatively warm gas (221) that flows from the intermediate chamber (3) into the chamber (10 ) of mixing through the bypass channel (60) and the relatively cold gas (222) coming out of the tubes (13 ') of the second shell and tube heat exchanger (4). 2. Sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer intercambiador (2) de calor de cubierta y tubo, la cámara (3) intermedia y el segundo intercambiador (4) de calor de tubo y cubierta se localizan en un cuerpo principal de diseño alargado y el primer intercambiador (2) de calor se localiza sustancialmente longitudinalmente a un lado del segundo intercambiador (4) de calor; y/o2. Waste heat boiler system (W) according to claim 1, wherein the first shell and tube heat exchanger (2), the intermediate chamber (3) and the second heat exchanger (4) of tube and cover are located in a main body of elongated design and the first heat exchanger (2) is located substantially longitudinally to one side of the second heat exchanger (4); I en el que se propociona el canal (60) de derivación con una válvula (9) de control para controlar el flujo de gas (221) relativamente tibio que desvía los tubos (13') del segundo intercambiador (4) de calor.wherein the bypass channel (60) is provided with a control valve (9) for controlling the flow of relatively warm gas (221) diverting the tubes (13 ') of the second heat exchanger (4). 3. Sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, Residual heat boiler system (W) according to any one of the preceding claims, en el que al menos una poción de extremo distal del canal (60) de derivación se forma un manguito (105) que se extiende en el interior (110) de la cámara (10) de mezcla, y en el que una superficie (106) de pared interna de la cámara (10) de mezcla se separa de una superficie (105') de pared externa de dicho manguito (105), wherein at least a portion of the distal end of the bypass channel (60) forms a sleeve (105) extending into the interior (110) of the mixing chamber (10), and wherein a surface (106 ) of the internal wall of the mixing chamber (10) is separated from an external wall surface (105 ') of said sleeve (105), preferentemente en el que se propociona la cámara (10) de mezcla con una entrada (102) conectada de forma fluida al segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo y dicha entrada (102) se localiza sustancialmente lateralmente a un lado del manguito (105) de tal manera que durante uso del sistema de caldera de calor residual (W) al menos una poción del gas (222) relativamente frío que sale de los tubos (113') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo entra en la cámara (10) de mezcla en una ubicación sustancialmente lateralmente a un lado de dicho manguito (105).preferably wherein the mixing chamber (10) is provided with an inlet (102) fluidly connected to the second shell and tube heat exchanger (4) and said inlet (102) is located substantially laterally to one side of the sleeve (105) in such a way that during use of the waste heat boiler system (W) at least a portion of the relatively cold gas (222) exits the tubes (113 ') of the second deck heat exchanger (4) and tube enters mixing chamber (10) at a location substantially laterally to one side of said sleeve (105). 4. Sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la cámara (10) de mezcla es de diseño sustancialmente alargado, y en el que el manguito (105) o la porción de extremo del mismo que se extiende en dicha cámara (10) de mezcla se extiende sustancialmente coaxialmente con dicha cámara (10) de mezcla.4. Waste heat boiler system (W) according to claim 3, wherein the mixing chamber (10) is of substantially elongated design, and wherein the sleeve (105) or the end portion thereof extending into said mixing chamber (10) extends substantially coaxially with said mixing chamber (10). 5. Sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se proporciona una porción (103) de extremo de la cámara (10) de mezcla, preferentemente de una cámara (10) de mezcla sustancialmente alargada, con una salida (107) para permitir que el gas (223) mezclado junto en la cámara (10) de mezcla fluya fuera de dicha cámara (10) de mezcla, y en el que el área de superficie cubierta por una sección transversal de dicha porción (103) de extremo de la cámara (10) de mezcla se reduce hacia dicha salida (107), preferentemente en una manera sustancialmente gradual.Waste heat boiler system (W) according to any one of the preceding claims, wherein an end portion (103) of the mixing chamber (10), preferably of a mixing chamber (10), is provided substantially elongated mixing, with an outlet (107) to allow gas (223) mixed together in the mixing chamber (10) to flow out of said mixing chamber (10), and wherein the surface area covered by a cross section of said end portion (103) of mixing chamber (10) tapers towards said outlet (107), preferably in a substantially gradual manner. 6. Sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer intercambiador (2) de calor de cubierta y tubo, la cámara (3) intermedia y el segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo se localizan en un cuerpo principal, especialmente un cuerpo (12, 25, 32, 25', 52) principal en forma de vaso, en el que la cámara (10) de mezcla se localiza fuera de dicho cuerpo (12, 25, 32, 25', 52) principal.Waste heat boiler system (W) according to any one of the preceding claims, in which the first shell and tube heat exchanger (2), the intermediate chamber (3) and the second exchanger (4) shell and tube heat pipes are located in a main body, especially a main body (12, 25, 32, 25 ', 52) in the shape of a glass, in which the mixing chamber (10) is located outside said body (12, 25, 32, 25 ', 52) main. 7. Sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el canal (60) de derivación es un canal externo proporcionado fuera de la cubierta (25') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo, y preferentemente fuera del cuerpo (12, 25, 32, 25', 52) principal. Waste heat boiler system (W) according to any one of the preceding claims, in which the bypass channel (60) is an external channel provided outside the cover (25 ') of the second exchanger (4) of cover and tube heat, and preferably outside the main body (12, 25, 32, 25 ', 52). 8. Sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que el canal (60) de derivación es un canal interno que se extiende a través del espacio (14') dentro de la cubierta (25') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo.Waste heat boiler system (W) according to any one of claims 1-6, wherein the bypass channel (60) is an internal channel extending through the space (14 ') within the cover (25 ') of the second cover and tube heat exchanger (4). 9. Sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho canal interno es relativamente amplio con respecto a un tubo (13') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo, y/o Waste heat boiler system (W) according to claim 8, wherein said internal channel is relatively wide with respect to a tube (13 ') of the second shell and tube heat exchanger (4), and /or en el que dicho canal interno se aísla térmicamente relativamente bien con respecto a un tubo (13') del segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo, es decir dicho tubo (13') es térmicamente conductor relativamente bien con respecto a dicho canal interno.wherein said internal channel is thermally insulated relatively well with respect to a tube (13 ') of the second shell and tube heat exchanger (4), that is to say said tube (13') is thermally conductive relatively well with respect to said internal channel. 10. Sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, la cámara (10) de mezcla comprende un manguito (105) de entrada para gas (221) relativamente tibio o relativamente caliente, dicho manguito (105) se extiende en el interior (110) de la cámara (10) de mezcla, en el que una superficie (106) de pared interna de la cámara (10) de mezcla se separa de una superficie (105') de pared externa de dicho manguito (105), en el que se proporciona la cámara (10) de mezcla con una entrada (101) para permitir que el gas (222) relativamente frío entre en la cámara (10) de mezcla, en la que dicha entrada (101) se localiza sustancialmente lateralmente a un lado de dicho manguito (105).10. Waste heat boiler system (W) according to any one of the preceding claims, the mixing chamber (10) comprises an inlet sleeve (105) for relatively warm or relatively hot gas (221), said sleeve ( 105) extends into the interior (110) of the mixing chamber (10), wherein an inner wall surface (106) of the mixing chamber (10) is separated from an outer wall surface (105 ') of said sleeve (105), wherein the mixing chamber (10) is provided with an inlet (101) to allow relatively cold gas (222) to enter the mixing chamber (10), wherein said inlet (101) is located substantially laterally to one side of said sleeve (105). 11. Sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la cámara (10) de mezcla es de diseño sustancialmente alargado y el manguito (105) o una porción de extremo del mismo se extiende sustancialmente coaxialmente con dicha cámara (10) de mezcla sustancialmente alargada; y/oA waste heat boiler system (W) according to claim 10, wherein the mixing chamber (10) is of substantially elongated design and the sleeve (105) or an end portion thereof extends substantially coaxially. with said substantially elongated mixing chamber (10); I en el que la entrada (101) para gas (222) relativamente frío está en conexión fluida con salidas de gas formadas por los extremos de los tubos (13') de un intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo de un sistema de caldera de calor residual (W) y el manguito (105) de entrada para gas relativamente tibio o gas (221) relativamente caliente está en conexión fluida con una cámara (3) de entrada proporcionada en dirección ascendente de dicho intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo de dicho sistema de caldera de calor residual (W) por medio de un canal (60) de derivación, preferentemente dicho canal (60) de derivación se proporciona con una válvula (9) de control, más preferentemente una válvula (9) de control resistente a altas temperaturas.wherein the inlet (101) for relatively cold gas (222) is in fluid connection with gas outlets formed by the ends of the tubes (13 ') of a shell and tube heat exchanger (4) of a heating system. waste heat boiler (W) and the inlet sleeve (105) for relatively warm gas or relatively hot gas (221) is in fluid connection with an inlet chamber (3) provided upstream of said heat exchanger (4) cover and tube of said waste heat boiler system (W) by means of a bypass channel (60), preferably said bypass channel (60) is provided with a control valve (9), more preferably a valve ( 9) High temperature resistant control. 12. Método para enfriar un gas (220) de proceso, que comprende las etapas de:12. Method for cooling a process gas (220), comprising the steps of: proporcionar un gas (220) relativamente caliente de proceso a una temperatura por encima de 500°C, preferentemente por encima de 650°C, especialmente en o por encima de 700°C;providing a relatively hot process gas (220) at a temperature above 500 ° C, preferably above 650 ° C, especially at or above 700 ° C; enfriar dicho gas (220) relativamente caliente de proceso hasta el gas (221) relativamente tibio, por ejemplo, gas (221) relativamente tibio de 550°C o menor, especialmente 500°C o menor, por medio de un primer intercambiador (2) de calor, preferentemente un intercambiador (2) de calor de cubierta y tubo;cooling said relatively hot process gas (220) to relatively warm gas (221), for example relatively warm gas (221) of 550 ° C or less, especially 500 ° C or less, by means of a first exchanger (2 ) heat, preferably a shell and tube heat exchanger (2); enfriar una primera porción de dicho gas (221) relativamente tibio más abajo, es decir enfriar hasta gas (222) relativamente frío, por ejemplo, gas (222) que tiene una temperatura de 400°C o menor, especialmente 350°C o menor, por medio de un segundo intercambiador (4) de calor, preferentemente un segundo intercambiador (4) de calor de cubierta y tubo;cooling a first portion of said relatively warm gas (221) further down, i.e. cooling to relatively cold gas (222), for example gas (222) having a temperature of 400 ° C or less, especially 350 ° C or less , by means of a second heat exchanger (4), preferably a second shell and tube heat exchanger (4); desviar una segunda porción del gas (221) relativamente tibio a lo largo de dicho segundo intercambiador (4) de calor; ydiverting a second portion of the relatively warm gas (221) along said second heat exchanger (4); Y mezclar dicho gas (222) relativamente frío y dicha porción desviada del gas (221) relativamente tibio juntos en un gas (223) mezclado.mixing said relatively cold gas (222) and said diverted portion of the relatively warm gas (221) together into a mixed gas (223). 13. Método de acuerdo con la reivindicación 12,13. Method according to claim 12, en el que el método comprende adicionalmente la etapa de ajustar el flujo de la segunda porción desviada del gas (221) relativamente tibio para controlar la temperatura del gas (223) mezclado, preferentemente con el fin de obtener un gas (223) mezclado de sustancialmente una temperatura predeterminada; y/owherein the method further comprises the step of adjusting the flow of the second diverted portion of the relatively warm gas (221) to control the temperature of the mixed gas (223), preferably in order to obtain a mixed gas (223) of substantially a predetermined temperature; I en el que se conduce el método en un sistema de caldera de calor residual (W) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11. wherein the method is conducted in a waste heat boiler system (W) according to any one of claims 1-11.
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